CC BY
1
This article analyzes the results of an experimental study of physical properties, such as the surface tension and density of ethylene glycol-based nanofluids containing titanium dioxide nanoparticles, differing in terms of phase: anatase phase, rutile phase and their mixtures. During the experimental study, the surface tension and mass density were measured in the temperature range from 283.15 to 318.15 K. The results exposed the effect of the concentration of TiO2 nanoparticles, as well as the phases of nanoparticles on these properties. The addition of nanoparticles to ethylene glycol causes an increase in the value of surface tension and density.
Key words: nanofluids, surface tension, titanium dioxide, ethylene glycol.
Sharanov Alexander Olegovich, specialist, senior operator, era [email protected], Russia, Anapa, FGAU «MIT «ERA»,
Kirichenko Evgeniy Olegovich, specialist, senior operator, Russia, Anapa, FGAU «MIT «ERA»,
Savostin Dmitriy Alexandrovich, specialist, senior operator, Russia, Anapa, FGAU «MIT «ERA»
УДК 004.94; 69
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-9-228-229
ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ
А.С Коростин
Компьютерное моделирование является незаменимым инструментом во многих отраслях. Так современное строительство в большей степени полагается на новейшие технологии, такие как, компьютерное моделирование для создания безопасных, надежных и эффективных конструкций. Компьютерное моделирование имеет огромный потенциал в области строительства, оно позволяет создавать виртуальные модели, анализировать их поведение и оптимизировать проекты перед их реализацией. В данной работе ставится вопрос о важности и необходимости применения такого подхода как компьютерное моделирование для решения актуальных проблем в сфере строительства. Приводятся основные достоинства использования современных программных комплексов для моделирования. Также в данной работе описываются некоторые примеры программного обеспечения, используемого в настоящее время для проектирования и расчета зданий и сооружений. В данной работе делаются выводы о том, с какой целью проводятся компьютерные моделирования, об их перспективности и необходимости применения в контексте развития современного состояния отраслей.
Ключевые слова: компьютерное моделирование, программные комплексы, строительные материалы, трехмерная модель, математическое моделирование, проектирование.
Компьютерное моделирование является незаменимым инструментом во многих отраслях, включая строительство и производство строительных материалов [1-4]. Современные технологии позволяют создать точные и реалистические модели, которые помогают проектировать, анализировать и оптимизировать различные аспекты строительного процесса. Одной из возможностей компьютерного моделирования в строительстве является создание трехмерных моделей зданий и сооружений, что позволяет визуализировать проект и оценить его внешний вид еще до начала строительных работ. Такой подход позволяет предотвратить возможные ошибки и сделать важные изменения в проекте еще на стадии разработки.
Одной из главных перспектив компьютерного моделирования в строительстве является возможность минимизировать риски и предупредить возможные проблемы на ранних этапах проектирования. С помощью компьютерного моделирования можно проанализировать различные сценарии развития проекта, определить потенциальные проблемы и найти оптимальные решения. Это помогает снизить время и затраты на исправление ошибок во время строительства и повысить общую эффективность проекта.
Кроме того, компьютерное моделирование позволяет проводить различные анализы и расчеты, что существенно упрощает процесс проектирования. Например, с помощью компьютерных моделей можно произвести анализ нагрузок на конструкцию здания и определить ее прочность. Таким образом, можно предотвратить возможные повреждения и обеспечить безопасность конструкций.
Важным программным комплексом является «Revit». Он применяется для создания информационных моделей зданий (BIM) [5], которые объединяют в себе все необходимые данные для строительства объекта. С его помощью можно создавать детальные 3D-модели здания, добавлять информацию о материалах, размерах и сроках производства, а также проводить анализ конструкции и эффективности здания. Еще одним полезным программным комплексом для компьютерного моделирования в строительстве является «Robot Structural Analysis Professional» [6]. Он предоставляет возможность моделирования и анализа структурных элементов здания, проведения виртуальных испытаний и определения возможных недостатков или перенапряжений. Существуют также другие программные комплексы, например, «SAP2000» [7] находит свое применение в анализе и проектировании сооружений различного назначения (например, мостов, небоскребов или тоннелей). Он предоставляет возможность моделирования сложных конструкций, определения необозначенной геометрии и проведения различных нагрузочных испытаний.
Еще одним ярким примером компьютерного программного обеспечения для моделирования является ANSYS [8], которое обеспечивает возможность создавать сложные трехмерные модели с использованием различных материалов и элементов конструкции. Это позволяет учитывать реальные условия эксплуатации и внешние воздействия на конструкцию, такие как ветровые и сейсмические нагрузки, температурные изменения и другие факторы [910]. Благодаря этому, возможно точно прогнозировать поведение конструкции и принимать взвешенные решения при ее проектировании. На рисунке приведен пример расчета деформации моста под нагрузкой [11].
228
Системный анализ, управление и обработка информации
Пример расчета в программе Ansys
Также благодаря компьютерному моделированию стало возможна разработка новых строительных материалов, которые отличаются большей прочностью, устойчивостью и экологичностью. С помощью моделирования можно изучить взаимодействие различных материалов и определить их оптимальные свойства для конкретных условий эксплуатации.
Таким образом компьютерное моделирование имеет огромный потенциал в области строительства, оно позволяет создавать виртуальные модели, анализировать их поведение и оптимизировать проекты перед их реализацией. Это приводит к повышению безопасности, эффективности и качества строительных проектов, а также сокращению времени и затрат. В итоге компьютерное моделирование становится неотъемлемой частью современного строительства и продолжает развиваться с каждым годом.
Список литературы
1. Кострюков С.А., Максимов В.Е., Пешков В.В., Шунин Г.Е. Метод конечных элементов в компьютерном моделировании физико-технических систем. // Оптимизация и моделирование в автоматизированных системах: Межвуз. сб. научн. тр. Воронеж: Изд. ВГТУ, 1997. С. 136-141.
2. SolidWorks 2007/2008. Компьютерное моделирование в инженерной практике / А.А. Алямовский и др. М.: Книга по Требованию, 2015. 245 c.
3. Майер Р.В. Компьютерное моделирование физических явлений. Глазов, ГГПИ: 2009. 112 с.
4. Пряжинская В.Г. Компьютерное моделирование в управлении водными ресурсами / В.Г. Пряжинская, Д.М. Ярошевский, Л.К. Левит-Гуревич. М., 2017. 463 c.
5. Autodesk Revit: BIM software to design and make anything // Autodesk Revit. [Электронный ресурс] URL: https://www.autodesk.com/products/revit (дата обращения: 21.07.2023).
6. BIM structural analysis software for engineers // Autodesk. [Электронный ресурс] URL: https://www.autodesk.com/products/robot-structural-analysis (дата обращения: 21.07.2023).
7. Sap2000 - Sap2000 Structural Analysis Software [Электронный ресурс] URL: https://csiespl.com/product-detail/sap2000-structural-analysis-software (дата обращения: 21.07.2023).
8. Морозов Е.М., Муйземнек А.Ю., Шадский А.С. ANSYS в руках инженера. Механика разрушения. М.: Ленанд, 2010. 456 c.
9. Еремеев А.А. Исследование деформирования моста под нагрузкой // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 2. С. 417-420. EDN UDAPEY.
10. Сладков Д.В. Численный расчет аэродинамических характеристик плохообтекаемого тела // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2021. Вып. 5. С. 176-179. EDN SFKSTA.
11. See What Ansys Can Do For You // Ansys. [Электронный ресурс] URL: https://www.ansys.com (дата обращения: 21.07.2023).
Коростин Александр Сергеевич, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
POSSIBILITIES OF APPLICATION OF COMPUTER MODELING A.S. Korostin
Computer modeling is an indispensable tool in many industries. Thus, modern construction relies more on the latest technologies to create safe, reliable and efficient structures. Computer modeling has enormous potential in the field of construction, it allows you to create virtual models, analyze their behavior and optimize projects before their implementation. This paper raises the question of the importance and necessity of using such an approach as computer modeling to solve
current problems in the field of construction. The main advantages of using modern software systems for modeling are given. This paper also describes some examples of software currently used for the design and calculation of buildings and structures. This paper draws conclusions about the purpose of computer simulations, their prospects and the need for application in the context of the development of the current state of industries.
Key words: computer modeling, software systems, building materials, three-dimensional model, mathematical modeling, design.
Korostin Alexander Sergeevich, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University
УДК 004.94:721.01
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-9-230-231
СОЗДАНИЕ КОМПЬЮТЕРНОЙ МОДЕЛИ С ОПРЕДЕЛЕНИЕМ СКОРОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК
Ю.В. Фаустова
Компьютерное моделирование в архитектуре и строительстве используется для проведения расчетов, а также для визуализации объектов, так с появлением программных комплексов для исследований и расчетов в данной области, стало возможно получение новых инструментов и возможностей, которые значительно улучшают процесс проектирования и расчета, выводят их на качественно новый уровень. Приводятся основные методы и направления использования программных комплексов в данной области, описываются преимущества использования способа компьютерного моделирования. В данной работе также оценивается возможность применения программных комплексов для расчетов и визуализации проектов, и различных исследований с их помощью. Оценивается аэродинамические характеристики района, при использовании моделирования, а также приводятся соответствующие изображения распределения давления ветра и его скорости. Делаются выводы о том, насколько важно применение компьютерного моделирования для современного проектирования, в том числе и не сложных проектов.
Ключевые слова: компьютерное моделирование, программный комплекс, численная модель, архитектура, строительство.
Современные технологии характеризуются всесторонним проникновением во все сферы жизнедеятельности, и архитектура со строительством не исключение. С появлением программных комплексов для исследований и расчетов в данной области, стало возможно получение новых инструментов и возможностей, которые значительно улучшают процесс проектирования и расчета, выводят их на качественно новый уровень [1-3].
Традиционно используется долгий и трудоемкий процесс ручного расчета и анализа различных параметров проектов, однако с появлением программных комплексов, этот процесс значительно ускорился и стал более точным. Программные комплексы позволяют проводить сложные расчеты и анализы в реальном времени, такие как определение оптимальных параметров конструкций, энергетическая эффективность, экологические характеристики здания, а также, например, позволяют оценить аэродинамику не только отдельных объектов, но и целых районов. Именно последняя проблема оценивается в данной работе.
Одним из ключевых преимуществ использования программных комплексов является возможность проведения виртуальных экспериментов и исследований до начала строительства [4-5]. Это позволяет видеть результаты концепций в динамике, а также проводить изменения и модификации, если необходимо. Благодаря этому, риск возможных ошибок и непредвиденных ситуаций снижается, а результаты становятся более предсказуемыми и точными, что сказывается на качестве конечного результата.
Еще одним важным аспектом использования программных комплексов является их способность учитывать сложность современных проектов, так как современные проекты часто представляет собой сложные и нетипичные конструкции с большим количеством переменных. Программные комплексы же позволяют их моделировать и проводить расчеты, учитывая все их особенности. Таким образом, открывается возможность создавать более инновационные и уникальные проекты, которые ранее были бы просто невозможными для реализации.
Кроме того, использование программных комплексов позволяет решить множество других задач, связанных с проектированием. Например, они могут использоваться для оптимизации использования пространства, оценки аэродинамики и светового загрязнения, анализа структурной надежности, исследования долговечности, оценки затрат и много другого. Для решения этих и многих других задач в настоящее время применяется компьютерное моделирование, которое представляет собой процесс создания виртуальной трехмерной модели здания или комплекса с использованием специального программного обеспечения. Основная цель этого процесса - визуализировать концепцию и структуру здания, чтобы предоставить ясное представление о том, как будут выглядеть конечные результаты. Одно из наиболее популярных программных средств, используемых для компьютерного моделирования, это AutoCAD [6-7]. Эта программа позволяет создавать двухмерные чертежи и трехмерные модели здания, а также позволяет редактировать и изменять модели, чтобы учесть различные факторы, такие как изменение плана, добавление новых элементов или внесение изменений в материалы. Однако компьютерное моделирование также используется для проведения расчетов, а не только для визуализации объектов, и в данном случае одним из самых популярных ПО является Ansys [8-10], в котором и была проведена работа. Оценивается аэродинамические характеристики района, с помощью моделирования (рис. 1).
