Статья написана по результатам научного исследования по моделированию работы системы «фундамент – грунтовый массив» особого вида фундамента глубокого заложения – козловых свай в условиях грунтового массива при возведении путепровода трассы М-12 «Восток». Козловые наклонные сваи предназначены для передачи большей нагрузки на основание, чем традиционные сваи вертикального исполнения. Цель данного исследования – выбор угла наклона козловых свай для опоры путепровода на основе математического моделирования. Научная новизна заключается в выборе методами математического моделирования конструкции фундамента из козловых свай для опоры автомобильного путепровода.

Ключевые слова: козловые сваи, фундамент глубокого заложения, путепровод, моделирование, метод конечных элементов, грунтовый массив, напряжения, деформации, ростверк, система «фундамент – грунтовый массив»

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.8 - Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей

Статья посвящена расчёту аподизованных встречно-штыревых преобразователей для полосовых фильтров на поверхностных акустических волнах. Обсуждаются этапы численного решения оптимизационной задачи определения коэффициентов аподизации в рамках итерационного алгоритма Паркса-Маклеллана и расчет частотных характеристик встречно-штыревых преобразователей с учетом эффектов второго порядка по модели связанных мод. Представлен пример моделирования трансверсального фильтра, синтезированного с помощью оптимизационного алгоритма.

Ключевые слова: акустоэлектроника, аподизация, аппроксимация, встречно-штыревой преобразователь, импульсная характеристика, поверхностная акустическая волна, оптимизация, пьезоэлектричество, фильтр, частотная характеристика

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.3.7 - Акустика

В данной работе рассматривается разработка и обучение нейросетевой модели для идентификации видового и количественного состава пыльцы, которая впоследствии будет использоваться для определения ботанического происхождения медов и количественных подсчётов зёрен пыльцы, содержащихся в определённой массе мёда. Основной целью исследования является создание модели, способной эффективно различать морфологию пыльцевых зёрен, присутствующих в мёде, определять их количественный и качественный состав, что позволит улучшить контроль качества продукта, а также выявлять его ботаническое и географическое происхождение. Для этого были проанализированы похожие работы по классификации пыльцы. В качестве фреймворка для создания нейросетевой модели был выбран Pytorch, обеспечивающий возможность детальной настройки модели. Результатом работы является обученная модель, способная классифицировать пыльцевые зерна.

Ключевые слова: нейронные сети, задача классификации, классификации пыльцы, сверточные нейронные сети, PyTorch

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.5.20 - Биологические ресурсы

Проведено численное исследование теплообмена и гидродинамики в пластинчатых теплообменниках с гофрированными ребрами. Исследовано влияние шага гофры на тепловой поток и перепад давления. Исследование проведено с применением вычислительной гидродинамики в программном комплексе ANSYS (v.19.2). Результаты исследования показали, что увеличение шага гофры с n=5 до n=9 приводит к повышению теплового потока до 10,83% и перепада давления до 28,30%.

Ключевые слова: пластинчатый теплообменник, гофрированные ребра, теплообмен, гидродинамика, численное исследование, расчет, тепловой поток, перепад давления, энергетическая эффективность, система охлаждения

1.1.9 - Механика жидкости, газа и плазмы , 1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Разработана полумарковская стационарная модель эксплуатации средств измерений, установленных на сложных технических систем, позволяющая моделировать процесс метрологического обслуживания средств измерений при комбинированном проведении поверок и оперативного автоматизированного контроля состояния. Представлены результаты моделирования.

Ключевые слова: полумарковская модель, средство измерений, поверка, оперативный автоматизированный контроль состояния

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.2.4 - Приборы и методы измерения

Использование небольших беспилотных летательных аппаратов (БПЛА) для таких городских целей, как автомобили, на малых высотах, со временем стало основным методом распознавания. Для решения таких назревших проблем, как невозможность работы монитора видимого диапазона в ночное время под влиянием освещения, низкая точность однорежимных сетей из-за нечёткости рамки целевых объектов в инфракрасном излучении при эксплуатации дрона, в данной статье предлагается мультимодальный алгоритм определения городских целей на основе объединения изображений и сети глубокого обучения на дроне. Во-первых, был создан набор данных многомодального слияния на основе набора регистрационных данных из видимого - инфракрасного диапазона DUT-VTUAV и алгоритма слияния изображений TIF; во-вторых, была выбрана наиболее подходящая облегченная сеть YOLO v5n путём сравнения точности обнаружения, скорости и количества параметров существующих сетей серии YOLO для БПЛА; наконец, был создан алгоритм определения целей посредством объединения алгоритма слияния изображений и модели определения объектов. Сравнительные эксперименты, проведённые на основе наборов данных об автомобилях, показывают, что алгоритм, предложенный в этой статье, значительно повышает точность работы по сравнению с одномодальным методом, достигая mAP 99,6%, позволяя завершить слияние изображений, полученных, исходя из диапазона визуального наблюдения и инфракрасного излучения, а также улучшает процесс определения за 0,3 секунды, демонстрируя высокую производительность в режиме реального времени.

Ключевые слова: определение объектов, YOL, мультимодальное слияние, слияние данных, алгоритм TIF

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В работе представлены обычная и динамическая кусочно-линейная модель Леонтьева с нелинейными предикторами для валового внутреннего продукта России. В качестве независимых переменных использованы: численность трудоспособного населения, обороты розничной торговли, капитальные инвестиции. В правую часть модели наряду с текущим значением объема инвестиций включены и его лаговые значения с запаздыванием на один и два года. Рассчитаны средняя относительная ошибка аппроксимации каждой модели и значения вектора срабатываний независимых переменных.

Ключевые слова: модель Леонтьева, нелинейные предикторы, валовый внутренний продукт, метод наименьших модулей, средняя относительная ошибка аппроксимации, вектор срабатываний, задача линейно-булева программирования

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 5.2.2 - Математические, статистические и инструментальные методы в экономике

Путем численного моделирования проведено исследование теплообмена и гидродинамики в пластинчатых теплообменниках с гофрированными ребрами, при этом высота профиля гофры варьировалась от 2 до 4 мм. Исследовано влияние высоты профиля на тепловой поток и перепад давления. Выявлено, что увеличение высоты профиля приводит к повышению теплового потока до 34,05% и перепада давления до 54,54%.

Ключевые слова: гофрированный теплообменник, система охлаждения, микроэлектроника, высота профиля, тепловой поток, перепад давления, теплообмен, гидродинамика, расчет, численное моделирование

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.3.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника

Представлен способ программирования на основе паттерна ESC. Актуальность работы связана с тем, что объектно-ориентированный подход является одним из самых популярных и востребованных способов разработки информационного продукта благодаря огромному регулярно обновляемому выбору различных методов, шаблонов и способов его реализации. Наиболее значимый из них - Entity System Component (ESC). Данный метод реализации ООП позволяет делать программный продукт гибким и расширяемым. Паттерн ESC базируется на методе реактивного программирования и разделяет всю архитектуру кода на три составляющие: сущность, система, компонент. Пакетом инструментов, реализующих паттерн ESC, является пакет ESC DOTS, предназначенный для среды Unity3D. Встроенный пакет Jobs System предоставляет возможность работы с многопоточным программированием в Unity. Этот пакет распределяет созданные во время исполнения потоки на группы определенного типа, которые имеют строго ограниченное время исполнения. Так, задача перебора массива из несколько сотен элементов переходит в поток типа Temp, который выполняется в течение одного кадра в Unity, а перебор миллиона полигонов ландшафта Unity размещается в потоке типа Persistent, имеющем неограниченный лимит на время.

Ключевые слова: объектно-ориентированное программирование, среда Unity, паттерн ESC, многопоточное программирование, реактивное программирование, расширяемая архитектура, менеджер пакета

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.3 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

В статье представлена теоретико-множественная модель, обобщающая понятие системы мониторинга. Модель представляет собой кортеж, включающий объект мониторинга, инфраструктуру системы мониторинга, исходные данные и результаты мониторинга и множество отношений между компонентами модели. Она может быть использована для создания новых или модификации уже действующих систем мониторинга.

Ключевые слова: система мониторинга, объект мониторинга, теоретико-множественная модель, кортеж, обработка данных, инфраструктура, датчик, программное обеспечение

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Отмечена практическая значимость, связанная с разработкой автоматизированных программных комплексов по расчету узлов соединения стальных конструкций зданий и сооружений. На примере программного комплекса IDEA Statica выполнен расчет и анализ работы стального узла сопряжение нижнего пояса фермы с колонной. Показан порядок и последовательность ввода исходных данных для расчета узла. В результатах расчетах в табличной и графической формах представлены эквивалентные напряжения и пластические деформациям основных элементов, а также результаты проверок по болтовым и сварным соединениям этих элементов между собой. Выполнен сравнительный анализ численного и аналитического расчетов. Сформулированы выводы по представленным в статье результатам.

Ключевые слова: расчетная модель, узлы, стальные конструкции, компонентный метод конечных элементов, проектирование, нелинейный расчет, анализ работы, напряжения, пластические деформации, болтовое соединение, сварное соединение

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения

В работе представлено решение проблемы ускорения процесса визуализации результатов численного моделирования. Объемы таких данных могут быть весьма велики и разработка средств, позволяющих ускорить процесс анализа результатов моделирования является актуальной задачей. В данной статье предложено решение задачи, основанное на разработке комплекса программ, автоматизирующих процесс обработки однотипных научных данных большого объема для создания высококачественной визуализации результатов численного моделирования. Результаты приведены на примере решения задач астрофизики, но предложенная методика может быть достаточно легко применена и к другим предметным областям, в которых используются модели основанные на динамике системы частиц.

Ключевые слова: визуализация данных, триангуляция Делоне, ускорение визуализации, ParaView, NVIDIA IndeX, VTK

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В настоящее время наблюдается рост количества научных работ по моделям, методам и программно-аппаратным средствам обработки и анализа изображений. Это связано с широким внедрением технологий компьютерного зрения в системы обработки информации и управления. При этом актуальны подходы, обеспечивающие быструю обработку изображений в реальном времени с использованием ограниченных вычислительных ресурсов. Такие подходы, как правило, базируются на низкоуровневых алгоритмах фильтрации изображений. Одной из задач, подлежащих решению в системах на основе компьютерного зрения, является локализация круглых объектов. Данные объекты обладают свойством радиальной симметрии. Поэтому для решения указанной задачи эффективен подход на основе быстрого преобразования радиальной симметрии, который рассматривается в данной работе. В статье описаны основные шаги базового преобразования, приведена процедура определения центров радиально-симметричных областей для локализации круглых объектов на изображениях, рассмотрены примеры ее применения.

Ключевые слова: компьютерное зрение, обработка изображений, анализ изображений, локализация объектов, методы локализации круглых объектов, быстрое преобразование радиальной симметрии, определение центров радиально-симметричных областей

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В статье дается представление о традиционных методах пассивного охлаждения, используемых в Средиземноморье и регионах с жарким климатом и демонстрируется эффективность естественной вентиляции и центральных внутренних двориков для повышения теплового комфорта в помещениях и снижения энергопотребления. Интеграция этих традиционных элементов дизайна с современными технологиями имеет решающее значение для создания экологически чистых и культурно значимых архитектурных решений будущего. Далее рассматривается важность энергоэффективности и экологической устойчивости при проектировании современных зданий с особым акцентом на использовании программного обеспечения Ansys Fluent для моделирования естественной вентиляции жилой квартиры в Йемене. В статье подчеркивается необходимость инженерных и архитектурных решений для достижения высоких показателей энергоэффективности и экологической безопасности в современной практике строительства.

Ключевые слова: естественная вентиляция, йеменские дома, модель Спаларта-Аллмараса, Гражданское строительство, Ansys Fluent

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.3 - Теплоснабжение, вентиляция, кондиционирование воздуха, газоснабжение и освещение

Цель исследования: проанализировать применяемые в пакетах вычислительной гидродинамики модели атмосферного пограничного слоя (АПС), в которых учитываются различные условия стратификации атмосферы. Гипотеза исследования состоит в том, что в этом случае граничные условия и параметры модели должны обеспечивать сохранение горизонтально однородного потока в пустой расчетной области. Приводится обзор работ, посвященных этой теме, а также пример результатов расчета, полученных по одной из моделей. Проведенное исследование показывает, что рассмотренные модели, применяемые в пакетах вычислительной гидродинамики, позволяют включать эффекты, связанные со стратификацией атмосферы, и получить горизонтально-однородные вертикальные профили характеристик АПС. Также можно обозначить вопросы, поднимаемые авторами работ в этой области, такие как моделирование устойчиво стратифицированного пограничного слоя; моделирование случаев сильной конвекции и устойчивости.

Ключевые слова: атмосферный пограничный слой, вычислительная гидродинамика, СFD-моделирование, вертикальное распределение метеорологических элементов, граничные условия, стратификация атмосферы, k-ε модель

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.6.18 - Науки об атмосфере и климате

В статье представлена модель формирования термодиффузионного слоя на сталях. Химико-термическим способом в порошковой смеси были получены термодиффузионные покрытия на стали 45 и стали ХВГ. Проведены исследования послойного рентгеноструктурного фазового и микрорентгеноспектрального анализа исследуемых покрытий. на сталях. Полученные результаты рентгеноструктурного и микрорентгеноспектрального анализа диффузионных покрытий подтверждают правильность модели формирования диффузионного слоя и изложенных теоретических предпосылок. Результаты исследования могут быть использованы при составлении смесей для термодиффузионного насыщения.

Ключевые слова: диффузионный слой, диффузионное хромирование, диффузионное покрытие

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.5 - Строительные материалы и изделия

В настоящей статье приводятся результаты исследования фильтрационного течения в пористом материале, основанном на трижды периодической минимальной поверхности (ТПМП) Неовиуса. Для определения профиля скорости течения жидкости в канале, содержащем ТПМП-вставку, была использована модель Бринкмана. На основе вычислительных экспериментов в ANSYS Fluent определена зависимость проницаемости среды от ее пористости. Результаты исследования могут быть использованы при описании процессов фильтрации в нефтегазовой промышленности, гидрогеологии и других сферах, связанных с фильтрационными течениями в горных породах и других средах.

Ключевые слова: проницаемость, фильтрация, пористая среда, минимальная поверхность, ТПМП, ANSYS, модель Бринкмана, численное моделирование, краевая задача, профиль скорости

1.1.9 - Механика жидкости, газа и плазмы , 1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Вейвлеты широко используются в различных областях науки и техники для обработки одномерных сигналов и многомерных изображений. Однако технические устройства обработки информации развиваются медленнее, чем растет количество цифровых данных. Наиболее критичной характеристикой таких устройств является вычислительная задержка. В данной статье предлагается реализация метода Винограда для снижения вычислительной задержки при вейвлет-обработке изображений с шагом свертки 2. Предложенная схема для реализации вычислений сократила асимптотическую вычислительную сложность вейвлет-обработки двумерных изображений до 53%. Теоретическая оценка характеристик вычислительного устройства показал снижение задержки до 67%. Перспективных направлением дальнейших исследований является аппаратная реализация предложенного подхода на современных микроэлектронных устройствах.

Ключевые слова: обработка изображений, метод Винограда, цифровая фильтрация, вычислительная задержка, вейвлет-преобразование, свертка с шагом

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В работе рассмотрена математическая модель ветродвигателя Дарье с тремя лопастями. Пролучен рабочий режим быстрого вращения ветротурбины. Он носит название режима авторотации. Получена оценка быстроходности ветротурбины на этом режиме, проведена оценка мощности и геометрических размеров рассматриваемой конструкции. В системе matlab написаны программы и получены результаты численного счета. Проведено сравнение эффективности ветрогенераторов Дарье с различным числом лопастей и показано, что на практике лучше всего использовать три лопасти.

Ключевые слова: body, planning mode, speed, geometric dimensions

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.4.3 - Электроэнергетика

Моделирование поведения цилиндрических оболочечных конструкций, ослабленных отверстиями при приложении нагрузки, равномерно распределенной по поверхности, с учетом геометрической нелинейности в конечно-элементном программном комплексе ANSYS Mechanical APDL 2022R. Созданы модели цилиндрических оболочечных конструкций, с различными вариантами расположения отверстий, и проведен анализ поведения конструкций при увеличении величины действующей внешней равномерно распределенной нагрузки. Тип материала: изотропный, сталь. Получены графики нагрузка-прогиб. Найдены значения критической нагрузки, при которой конструкция теряет устойчивость и значения внутренних напряжений, возникающих в конструкциях при воздействии критической нагрузки. Кроме того, найдены значения перемещения узлов: центрального и в четверти при воздействии критической нагрузки.

Ключевые слова: Оболочечные конструкции, напряженно-деформированное состояние, потеря устойчивости, метод конечных элементов, прогиб, закритическое поведение, геометрическая нелинейность, пошаговое приложение нагрузки, график зависимости «нагрузка – прогиб»

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.9 - Строительная механика

Деятельность современных предприятий и организаций становится все более сложной, что затрудняет задачи принятия решений. В связи с этим актуализируются вопросы, связанные с интеграцией инновационных информационных технологий в сферу принятия решений. Одной из таких технологий является искусственный интеллект, основные преимущества которого - возможность решения трудоемких задач и выполнение анализа на основе больших данных в режиме реального времени. Цель работы заключается в анализе методов применения технологий искусственного интеллекта в теории принятия решений. В работе рассмотрены основополагающие факторы, связанные с работой искусственного интеллекта, перспективы и современные тенденции его развития при решении задач принятия решений. Научная ценность статьи состоит в предпринимаемой попытке систематизации знаний относительно вопроса использования интеллектуальных технологий в теории принятия решений. Материалы статьи могут быть полезны для современных разработчиков программного обеспечения и руководства организаций.

Ключевые слова: искусственный интеллект, алгоритм, анализ данных, принятие решений, модель, информационные технологии

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В данной статье предлагается алгоритм статистического моделирования фона на основе сегментации границ для обнаружения движущихся границ с использованием статической камеры. В отличие от традиционных подходов, описанный метод строит модель фона на основе обучающих кадров, которые могут содержать движущиеся объекты, не оставляя призраков. Также предложенный подход использует адаптивные пороги для каждого распределения границ фона. Это делает предлагаемое решение устойчивым к изменению освещения и движению фона. Метод также использует информацию о перемещении и наложении границ для обеспечения точности обнаружения. Эксперименты показывают, что предлагаемый метод превосходит другие аналогичные техники и может эффективно обнаруживать движущиеся границы, несмотря на вышеупомянутые трудности.

Ключевые слова: распознавание движения, граница, детектор границ canny, гауссиан цвета, гауссиан величины градиента, нормальное распределение, адаптивный порог, статистическая карта

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Рассматривается модель прогнозирования уровня воды для предотвращения чрезвычайных ситуаций для близлежащих территорий. Построение, анализ и оценка построенное регрессионной модели прогнозирующей уровень воды в реке Ия, Иркутская область. Полученная модель имеет высокую степень достоверности, согласно рассчитанным данным, и позволяет с высокой долей вероятностью предсказать уровень воды на основе данных полученных за предыдущие месяцы. Также произведен анализ существующих статей по моделированию различных параметров водных ресурсов.

Ключевые слова: модель, моделирование, река, уровень воды, наводнение, чрезвычайное происшествие, прогноз, статистика, мониторинг, анализ, река Ия, Иркутская область

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

Рассматривается комбинаторная задача – задача нахождения множества всех формальных понятий формального понятий. Вычислительная сложность задачи состоит в том, что число формальных понятий экспоненциально зависит от размера исходного формального контекста. В статье для решения данной задачи приводится алгоритм фрагментации и дефрагментации формального контекста, основанный на методе декомпозиции формального контекста на фрагменты. Суть метода заключается в том, что исходный формальный контекст разделяется на различные фрагменты. Фрагменты имеют разные размеры и непустое пересечение. Каждый фрагмент в дальнейшем рассматривается как формальный контекст и вновь может подвергаться к декомпозицию. В итоге формируется конечное множество фрагментов. Затем в каждом фрагменте находятся формальные понятия и объединяются, образуя искомое множество всех формальных понятий формального контекста. Метод является «неискажающим»: при разделении контекста на фрагменты не образуются новые формальные понятия и не теряются искомые понятия. Приводятся результаты вычислительных экспериментов, показывающие эффективность разработанного алгоритма.

Ключевые слова: анализ формальных понятий, алгоритм фрагментации, формальный контекст, объектно-признаковая таблица, комбинаторная задача, задача нахождения множества всех формальных понятий

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации

В данном исследовании проведен анализ временного ряда с использованием класса сдвиговых функций для арифметических и геометрических прогрессий, а также их синхронизации с использованием логарифмического декремента. В качестве рассматриваемых данных были взяты стоимость акций компании IBM на закрытии, каждый торговый день. С помощью сдвиговых функций геометрических и арифметических прогрессий были обнаружены почти-пропорции и почти-периоды в рассматриваемых данных. Эти обнаруженные паттерны подчеркивают важность применения сдвиговых функций для анализа временных рядов, позволяя выделить внутренние закономерности и периодические колебания, которые могли бы остаться незамеченными при стандартных методах анализа. Вычисление минимумов и соответствующих значений геометрической прогрессии дали возможность определить почти-периоды в данных. Эти результаты не только подтвердили визуальные наблюдения, но улучшили наше понимание внутренних закономерностей временного ряда. Полученные выводы подчеркивают эффективность применения методов анализа временных рядов на основе почти-пропорций и метрических методов. Эти подходы играют ключевую роль в выявлении скрытых паттернов и незаметных периодичностей в данных, что является фундаментальным условием для более точного анализа и успешного прогнозирования.

Ключевые слова: почти-пропорции, синхронизация геометрической прогрессии, эмпирические данные, геометрическая прогрессия, сдвиговые функции

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации