CC BY
16
УДК 621.43:004.42
ОБ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ В СИСТЕМАХ MATHCAD И TURBO PASCAL ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
С. И. Ахметов, В. В. Рындин
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова, г. Павлодар
Жумыста iutKi жылытуда двигательдерд1 проекциялауда Mathcad и turbo pascal жуйестде программалаудыц мэселелер\ царастырылады.
В работе расматриваются вопросы использования программирования в системах Mathcad и turbo pascal при проектировании двигателей внутреннего сгорания.
The work dwells on the issues of application of programming in the systems Mathcad and turbo pascal in the design of internal combustion engines.
В настоящее время при решении математических задач широко используется программирование в средах Fortran, Turbo Pascal, Delphi и др. При этом для выполнения даже небольших математических расчётов требуется знание основ программирования. При написании формул теряется их наглядность. Например, на языке Pascal -Jx записывается как sqrt(x), степень у" как ехр(х*1п(у)) и т. п. Каждый раз при выводе на печать результатов расчёта по какой-либо формуле требуется давать специальное сообщение, а для выдачи графиков требуется написание специальных программ, Этих недостатков лишена новая математическая система Mathcad.
Mathcad - это интегрированная математическая система, позволяющая наглядно вводить исходные данные, проводить традиционное математическое описание решения задачи и получать результаты вычислений как в аналитическом, так и в численном виде с использованием при необходимости их графического представления. Запись математических выражений произ-
водится в традиционном виде с применением общепринятых знаков, таких как квадратный корень, знак деления в виде горизонтальной черты, знак интеграла, дифференциала, суммы и т.д.
Эта система имеет хорошо продуманные встроенные текстовый, формульный и графический редакторы. Они снабжены удобным пользовательским интерфейсом, обладают разнообразными математическими возможностями и ориентированы на нужды большинства пользователей - школьников, студентов, инженеров, экономистов, менеджеров, на^ учных работников.
В Maîhcad предусмотрен импорт любых графических изображений - от простых и специальных графиков функций до многокрасочных репродукций художественных произведений. Введены средства анимации рисунков и проигрывания видео файлов со звуковым стереофоническим сопровождением.
Mathcad - настолько мощные и гибкие системы, что вполне заслуживают описания во многих книгах. За рубежом им посвящены уже сотни книг. Наименования некоторых книг на русском языке даны в конце статьи [1-3].
Пример практического использования системы Mathcad дан в работе [4], где приводится программа теплового расчёта поршневого двигателя по методу Гриневецкого-Мазинга. Данная программа позволяет получить кривые изменения давления в цилиндре, а также сил, действующих на подшипники коленчатого вала, в функции от угла поворота коленчатого вала с интервалом в один градус.
В то же время в системе Mathcad затруднено программирование с использованием циклов, что не позволяет на данном этапе использовать эту программу для расчёта процессов газообмена и сгорания в цилиндре по методу Вибе.
В связи с этим на кафедре «Двигатели и организация дорожного движения» ПТУ им. С. Торайгырова начата работа по программированию процессов газообмена с использованием системы Turbo Pascal. Выбор этой системы обусловлен следующими соображениями.
Pascal является широко распространенным языком программирования высокого уровня [5]. Turbo Pascal включает в себя как язык программирования - одно из расширений языка Pascal для ЭВМ типа IBM, так и среду, предназначенную для написания, отладки и запуска программ. Turbo Pascal имеет широкие возможности. Практически он полностью
реализует аппаратные возможности персонального компьютера фирмы IBM и совместимых с ним. Система имеет два основных достоинства: простота и естественность языка программирования Pascal, великолепные сервисные возможности диалоговой среды программирования фирмы Borland. Язык характеризуется расширенными возможностями по сравнению со стандартом, хорошо развитой библиотекой стандартных модулей, позволяющих использовать возможности операционной системы, создавать оверлейные структуры, организовывать ввод-вывод, формировать графические изображения и т. д. Среда программирования позволяет создавать тексты программ, компилировать их, находить ошибки и оперативно их исправлять, компоновать программы из отдельных частей, включая стандартные модули, отлаживать и выполнять отлаженную программу.
С помощью Turbo Pascal можно создавать любые программы - от программ, предназначенных для решения простейших вычислительных задач, до сложных современных систем управления базами данных и операционных систем.
Turbo Pascal позволяет работать в обычном режиме MS DOS и может быть использован практически на любой машине. Версия имеет ряд преимуществ по сравнению с предыдущими:
1) выделение цветом различных элементов исходного текста программы - идентификаторов, зарезервированных слов, комментариев, строк, чисел и т.д., что позволяет уже на стадии ввода исходного текста устранить многие ошибки, описки;
2) многофайловая система помощи с возможностью ее перестройки пользователем;
3) наличие локального меню с содержанием, зависящем от текущего состояния среды;
4) ряд дополнительных расширений языка, таких, как использование открытых массивов, параметров-констант, типизированного адресного оператора и т.д.. дающих программисту дополнительные возможности, позволяющих совмещать требования, накладываемые на программы операционной системой MS DOS и средой Windows, пользоваться некоторыми возможностями, которых нет в языке Pascal и которые есть в других языках, например в языке СИ;
5) наличие дополнительных стандартных процедур и функций;
6) наличие дополнительных ключей компилятора;
7) расширенные возможности объектно-ориентированного программирования;
8) получение более эффективных кодов программ (использование кодового сегмента для размещения строковых констант и констант типа-множества, удаление пустых строк, проверка переполнения величин целых типов, более быстрый ввод-вывод текстовых файлов и т.д.);
9) усовершенствованные программы Turbo Vision; ^
10) новая улучшенная компоновка системы меню.
В качестве примера практического использования системы Turbo Pascal ниже приведён алгоритм расчёта процесса сгорания по методу Вибе. Begin
Dxl2:=xe(fl)-xe(f2); Tcp:=T[i]; Repeat xl2:=l-(xe(fl)+xe(f2))/2; kl2:=1.259+76.7/Tcp-(0.005+0.0375/alf)*xl2; K12 :=(k 12+1 )/(k 12-1); p2:=(E2*Dxl2+p[i]*(Kl2*psi(i)-psiÇ^ b 12:=(b(fl)+b(£2))/2; T2:=Ty*p2*psi(i+l)/(py*psi(iy)*bl2); Tcpl :=(T[i]+T2)/2;
ep:=abs(Tcpl-Tcp); if ep > le-4 then Tcp:=Tcpl;
Until ep <=le-4; p[i+l]:=p2; T[i+1]:=T2;
if T[i+1] > Tmax then Tmax:=T[i+l]; if p2 > pmax then begin
pmax:=p2; Tzl:=T2; izl:=i+l; end; fl:=fl+l;
£2:=f2+l; x[i+l]:=l-xe(f2);
Wo[i+1 ] : =6.908* (m+1 ) * step(C2/fz,m) * xe(f2) ; if Wo[i+l ] > Wmax then Wmax:=Wo[i+l];
End.
Заметим, что данный алгоритм в системе Mathcad пока не реализуется.
ЛИТЕРАТУРА
1. Очков В. Ф.„ Mathcad 7 PRO для студентов и инженеров. - М.: Компьютер Пресс, 1998. - 384 с.
2. Кудрявцев Е.М. Mathcad 8. - M.: ДМК, 2000. - 320 е.: ил.
3. Дьяконов В.П., АбраменковаКВ. Mathcad 8 PRO в математике, физике и Internet 7- M.: Нолидж, 2000.-512с.: ил.
4. Материалы научной конференции молодых учёных, студентов и школьников «V Сатпаевские чтения». Том 10. - Павлодар: 111 У им. С. Торайгырова, 2005. - 233 с.
5. Культин Н.Б. Программирование в Turbo Pascal 7.0 и Delphi. — 2-е изд., перераб. и доп.- СПб.: БХВ - Петербург, 2003. - 416 е.: ил.
