CC BY
58
УДК 664.69.9
МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕКОТОРЫХ ПРОЦЕССОВ ТЕСТОПРИГОТОВЛЕНИЯ НА ОСНОВЕ ИНТЕГРАЦИИ ПАКЕТОВ ПРОГРАММ ADOBE ACTIONSCRIPT И MATHCAD
Г. В. Алексеев1, Е.Н.Ивлева2, Г.В. Лепеш3
Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики (СПбГУСЭ),
191015, Санкт-Петербург, ул. Кавалергардская, 7, лит. А
В статье изложена разработанная концепция создания электронных учебных материалов в университетах (лекции, лабораторные работы) на основе интеграции пакетов программ Adobe ActionScript и MathCad. В качестве примера применения концепции представлена виртуальная лабораторная работа «Фильтрование суспензий при наличии осаждения».
Ключевые слова: дистанционное обучение, виртуальная лабораторная работа, управляемая анимация, программные продукты, интерактивные действия
MODELLING OF SOME PROCESSES OF TESTOPRIGOTOVLENY ON THE BASIS OF INTEGRATION OF SOFTWARE PACKAGES OF ADOBE ACTIONSCRIPT AND MATHCAD
G. V. Alekseev, E.N.Ivlev, G. V. Lepesh
St.-Petersburg state university of service and economy (SPbSUSE), 191015, St.-Petersburg, streetKavalergardsky, 7, lit. A
In the report a new concept of a creation of e-leaming materials in universities (lectures, laboratory works) on the basis of an integration of Adobe Flash Actionscript animation programming language and Mathcad package is proposed. A new e-learning laboratory work “Cake filtration in a presence of sedimentation” is presented as the example of the concept.
Keywords: distance learning, the virtual laboratory work, operated animation, software products, interactive
actions
При приготовлении теста для смешивания с мукой часто предварительно готовят жидкие эмульсии типа меланжа, улучшителей и структурообразователей на основе лецитина и других неньютоновских жидкостей. Эти про-
цессы иногда включают операции фильтрования, аналитическое описание массообменных эффектов при которых вызывают весьма большие сложности. Одним из выходов из сложившейся ситуации является моделирование и воспроизведение таких операций на виртуальном оборудовании.
Язык программирования Flash ActionScript обладает широким спектром возможностей: позволяет создавать управляемую трехмерную анимацию, интерактивные действия, интегрироваться с Javascript, PHP и управлять базами данных, работать с видео и аудио информацией. Этот язык поддерживается программой Adobe Flash Player, поэтому он сегодня функционирует практически на каждом ПК, подключенном к Интернету. Программы
на Flash Actionscript широко используются в вузовских системах дистанционного обучения. По данным авторов, среди различных систем дистанционного обучения отсутствуют программные системы, интегрирующие язык Actionscript с какими-либо библиотеками численных алгоритмов расчетов или математическими пакетами. В данной работе предлагается новая концепция создания дистанционных образовательных материалов в вузе (лекций, лабораторных работ) на базе интеграции языка програмирования анимации Adobe Flash Action Script c вычислительным пакетом Mathcad.
Интеграция Actionscript программы и пакета Mathcad осуществляется посредством технологии OLE Automation, которую поддерживает Mathcad, и промежуточной программы на языке Microsoft Jscript, с которой программа на языке Flash Actionscript 2.0 взаимодействует через класс Externallnterface [1,2]. Программа Jscript поддерживает как технологию OLE Automation, так и взаимодействие с
Actionscript программой. Приведем ряд особенностей. swf-файл, содержащий Actionscript программу, должен быть встроен в html-страницу, содержащую код Jscript. Открываться html-страница должна в браузере Internet Explorer. Система безопасности браузера должна позволить использование элементов управления ActiveX, не помеченных как безопасные для использования.
Таким образом, предлагается новая создания дистанционных образовательных материалов в вузе (лекций, лабораторных работ) на базе интеграции языка програмирования анимации Adobe Flash Action Script c вычислительным пакетом Mathcad. Такая концепция обладает следующими преимуществами: 1) быстрое создание дистанционных материалов, обладающих широкими возможностями численного моделирования, анимации, интерактивных действий, встраивания видео и аудиоинформации, взаимодействия с базами данных; 2) не нужен интернет-сервер для проведения численных расчетов, время расчета мало, т.к. для расчетов используется компьютер посетителя вэб-сайта.
В качестве примера реализации предлагаемой новой концепции дистанционных обучающих материалов была создана виртуальная лабораторная работа «Фильтрование суспензий при наличии осаждения». В файле пакета Mathcad рассчитывалась математическая модель фильтрования суспензии при наличии осаждения с образованием несжимаемого осадка. Модель состояла из двух стадий.
Во время первой стадии фильтрования одновременно происходит расслаивание суспензии за счет осаждения и фильтрование суспензии. Для описания первой стадии процесса была использована следующая зависимость между удельным объемом фильтрата q и временем t, подтвержденная для несжимаемого осадка [3]:
t = f (q):
V
p J
,nWq
-1
Л
v
nW
n =
p
1)
где: Ж - скорость стесненного осаждения частиц мела; Я/=тЯфп, Яфп - сопротивление
фильтровальной перегородки, т - динамическая вязкость суспензии; р - разность давлений по обеим сторонам фильтровальной перегородки; г0=тг00, г00 - удельное объемное сопротивление осадка; х0 - отношение объема осадка к объему фильтрата в начальный момент фильтрования.
Значения времени Т0 и удельного объема фильтрата д0 при которых заканчивается первая стадия процесса фильтрования определялись решением системы уравнений
nach
- Wt - q = х0 (q + Wt),
2)
{* = / (ч).
где Хшс}1 - высота уровня суспензии в фильтре в начальный момент фильтрования, отсчитываемая от фильтровальной перегородки; Дд) -функция из формулы (1).
Скорость стесненного осаждения Ж(й,с) в формулах (1) и (2) как функция диаметра частиц мела й и объемной доли мела с рассчитывалась в предположении ламинарного режима по формуле:
Ж , с й г Я (р, -Рж )р - с) ф(0;
^ ' 18т(с)
Ф(с) = 10
-1.82с
(3)
где рт,ж - плотность мела и воды соответственно. В формуле (3) динамическая вязкость суспензии т(с) рассчитывалась по формуле для суспензии сферических частиц, верной при с < 0.3 [5]:
тж________________
с (4)
m(c):
1-
0.46-0.0015
ДжРт
Вторая стадия процесса фильтрования при наличии осаждения описывается фильтрованием воды через слой осадка постоянной высоты Н0 по формуле
М= Р (*-*0 ) + д .
4 (Т) Я + тИ ?0”
п/ /0/70
И0 = Х0 (40 + Ж*0), (5)
где Яа т0, х0, Ж, р определены как в формуле (1); То и д0 - решение системы (2). Далее полученная по формулам (1) и (5) зависимость д(т) в
0.469
76
НИИТТС
Моделирование некоторых процессов тестоприготовления на основе интеграции пакетов программ
Adobe Act^onScr^pt и MathCad
обеих стадиях процесса фильтрования аппроксимировалась функцией
q (t) — aQ + axt +
2
(6)
t + a
З
Значения r0, x0, W, Rf были взяты из экспериментов по фильтрованию водных суспензий мела при различных концентрациях мела, при наличии и отсутствии осаждения, варьировались также число и тип фильтровальных бумаг..
Параметры a0, ab a2, a3 в (6) после расчета в пакете Mathcad передавались в Flash
Асйошспр! программу для создания анимации наполнения сборника фильтратом.
При использовании данной работы в учебных целях в дистанционном режиме (через Интернет, см. рис. 1) студент может выполнять виртуальное математическое моделирование с помощью пакета МаШсаё, варьируя следующие параметры: давление, концентрацию и диаметр частиц мела, тип и число фильтровальных перегородок, наличие или отсутствие осаждения.
Литература
Рисунок 1. Общий вид виртуальной установки для фильтрации
2. Алексеев Г. В., Хрипов А. А. Тезисы 15-й Всероссийской конференции «Фундаментальные исследования и инновации в национальных исследовательских университетах» ,С. Петербург, 2011, стр. 5154.
3. Алексеев Г. В., Хрипов А. А., Тезисы 17-ой международной конференции «Высокие интеллектуальные технологии и инновации в образовании и науке», С. Петербург, 2010, стр. 209.
1. Дмитриченко М.И., Алексеев Г.В., Бриденко И.И. Основы разработки электронных учебных изданий. Учебное пособие с грифом УМО, Проспект науки, СПб:, 2010, С.186.
1 Алексеев Геннадий Валентинович - доктор технических наук, профессор кафедры ”Товароведение и экспертиза потребительских товаров”, СПбГУСЭ; тел.: (812) 315 50 87, моб.:+7 921 335 07 96, e-mail: gva2003 @rambler. ru;
Ивлева Елена Николаевна - аспирант кафедры Товароведение и экспертиза потребительских товаров СПбГУСЭ, моб.:+7 921 350 18 76, e-mail:[email protected];
3Лепеш Григорий Васильевич - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой ”Машины и оборудование бытового и жилищно-коммунального назначения”, СПбГУСЭ, тел.: (812) 368 42 89, моб.: +7 921 751 28 29, e-mail: [email protected].
