В статье исследуется двумерное обтекание прямоугольных цилиндров с соотношением сторон от 0.1 до 2.0 с применением модели турбулентности k-e Realizable при числе Рейнольдса 2×E5. Численными расчетами в программе ANSYS Fluent были получены изменения коэффициентов лобового сопротивления, поперечной силы и числа Струхаля в зависимости от размеров сечения призмы. Расчеты были проведены при интенсивности турбулентности набегающего потока 2% и 4%. По результатам расчетов было установлено, что при турбулентности 4% отмечается хорошее совпадение суммарных аэродинамических характеристик с имеющимися экспериментальными данными.

Ключевые слова: обтекание прямоугольного цилиндра, модель турбулентности k-e Realizable, аэродинамические характеристики прямоугольного цилиндра

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

Рассматривается обратная задача идентификации коэффициента теплопроводности конечного функционально-градиентного цилиндра. Прямая задача о нахождении распределения температуры в различные моменты времени при известных граничных условиях и коэффициенте теплопроводности формулируется в слабой постановке и решается в конечно-элементном пакете FreeFem++. Исследовано влияние различных двумерных степенных законов коэффициента теплопроводности на температуру внешней поверхности цилиндра. Для решения обратной задачи построена проекционно-итерационная схема. Коэффициент теплопроводности представлен в виде суммы начального приближения и функции-поправки, заданной в виде разложения по системе полиномов. На каждом этапе итерационного процесса вычисляются коэффициенты разложения из решения системы алгебраических уравнений, полученной при алгебраизации операторного уравнения. Представлены результаты идентификации различных двумерных законов изменения коэффициента теплопроводности.

Ключевые слова: функционально-градиентный конечный цилиндр, конечно-элементный пакет FreeFem++, идентификация, коэффициент теплопроводности, обратная задача, итерационно-проекционный подход, операторное уравнение

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

Работа посвящена разработке и исследованию теплоутилизатора ̶ контактного газожидкостного теплообменного аппарата. Для повышения эффективности теплообмена поверхность, воспринимающая тепло, оснащена продольным оребрением и поперечными перегородками, формирующими вихревые структуры в турбулентном газовом потоке. Ожидаемое снижение температуры газов составляет 300–600 °C при охлаждении водой с температурой 50 °C. Проведено имитационное моделирование, включающее анализ температурного распределения и гидравлического сопротивления, тепловой мощности и напряжений.

Ключевые слова: теплоутилизатор, повышение эффективности, уходящий дымовой газ, рекуперация теплоты, смесительный теплообменник, численное моделирование, математическая модель, метод пикселизации

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

Статья посвящена разработке нового математического метода моделирования радиальных подшипников скольжения, имеющих на опорной поверхности полимерное покрытие с осевой канавкой. Для расчетной оценки технических решений на износостойкость учитывается сжимаемость истинно вязкого смазочного материала при ламинарном режиме течения. В результате получены новые математические модели, позволяющие оценить продолжительность гидродинамического режима течения смазочного материала, доказать стабильность и возможность смены режимов смазывания с граничного на гидродинамический, а также произвести расчетную оценку влияния сжимаемости смазочного материала и износостойкости на эксплуатационные характеристики.

Ключевые слова: моделирование, разработка математического метода, модифицированная конструкция, сжимаемость оценка влияния

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

С развитием научно-технического прогресса использование современных методов прогнозирования данных становится всё более необходимой и важной задачей при анализе экономической деятельности любого предприятия, поскольку бизнес-операции могут генерировать очень большой объем данных. Данная статья посвящена исследованию методов прогнозирования финансово-торговых показателей при помощи нейросетей для предприятий Краснодарского края. В качестве рассматриваемых показателей выступают выручка предприятия за отчетный период, количество опубликованных (доступных к продаже) товаров, а также количество заказанных товаров в течение дня, недели и месяца. В данном исследовании подробно рассмотрен многослойный персептрон, который можно применять в задачах прогнозирования выручки с применением нейронных сетей, а также на основе данных онлайн-магазина автохимии «Profline-23» построены нейросетевые предиктивные модели «MLP 21-8-1», «MLP 21-6-1», и «MLP 20-10-1».

Ключевые слова: автоматизированные нейронные сети, маркетплейсы, прогнозирование, нейросетевые модели, математические модели, методы прогнозирования

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

Развитие цифровых технологий стимулирует повсеместное автоматизирование процессов на предприятиях. В настоящей статье рассматривается задача определения значений маслоуказателя трансформатора по полученному изображению, при помощи компьютерного зрения. В ходе исследования изучено устройство стрелочных маслоуказателей МС-1 и МС-2 и рассмотрены особенности, которые необходимо учитывать, при распознавании прибора на изображении и определении его значения. На основе обработанного материала разработан метод распознавания элементов прибора на изображении при помощи библиотеки OpenCV и языка программирования Python. Разработанный метод определяет показания прибора с разным углом поворота и в разных погодных условиях, что подтверждает эффективность предлагаемой методики.

Ключевые слова: техническое зрение, маслоуказатель, распознавание контуров, библиотека OpenCV

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

Настоящая работа посвящена исследованию возможности определения сердечных заболеваний на основе 13 категориальных и численных признаков. Мы представляем подробный анализ набора данных, включающий разделение данных на обучающую и тестовую выборки, разбиение признаков на численные и категориальные, применение 4 различных алгоритмов классификации, проверка качества модели двумя техниками – отложенной выборки и кросс-валидацией. Для оценки качества модели обращаем внимание на значение метрики recall и на матрицу ошибок, построенные на тестовом наборе данных из отложенной выборки или на каждом тестовом фолде при использовании кросс-валидации. Результаты исследования имеют значение как для глубинного понимания связи определённых медицинских показателей с сердечными заболевания, так и для развития эффективных методов их прогнозирования при наличии отдельных симптомов.

Ключевые слова: сердечные заболевания, задача классификации, метрики качества, кросс-валидация, recall, машинное обучение, случайный лес

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 3.1.20 - Кардиология

В работе описана многофакторная нелинейная регрессионная модель динамики выручки горно-металлургической компании «Северсталь», построенная на основе ретроспективной информации за 2009 – 2021 гг. В качестве независимых переменных использованы объемы выпуска продукции по видам: горячекатаный и холоднокатаный лист, оцинкованный лист и лист с другим металлическим покрытием, сортовый прокат, трубы большого диаметра, прочие трубные изделия и профили. В качестве критериев адекватности модели были задействованы критерии множественной детерминации и Фишера, а также средняя абсолютная ошибка аппроксимации. С целью выбора лучшей регрессионной зависимости был проведен конкурс моделей. В результате построена модель, содержащая в правой части обратные преобразования двух независимых переменных.

Ключевые слова: регрессионная модель, метод наименьших квадратов, критерии адекватности, горно-металлургическая компания, выручка, конкурс моделей

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

Одним из важнейших моментов в повышении конверсионной составляющей веб-ресурса является определение наиболее привлекательных мест для пользователя сайта. Для определения этих мест был создано средство визуализации данных активности пользователя сайта, который предоставляет визуальное представление каждого действия пользователя на странице сайта.

Ключевые слова: тепловая карта, сайт, окулограф, фиксация, приоритетная область

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.5 - Математическое и программное обеспечение вычислительных систем, комплексов и компьютерных сетей

Провода воздушных линий электропередачи испытывают воздействие различных внешних факторов, таких как ветер, ледяные отложения, переменный температурный режим, избыточная влажность. В конечном итоге это приводит к усталостному разрушению провода. Оно заключается в зарождении и медленном подрастании усталостной трещины. Конечной стадией разрушения является внезапное движение трещины с большой скоростью. В работе предлагается модель медленного роста трещины, в устье которой находится граница зерен. Под действием внешнего напряжения участок границы является источником вакансий. Возникающий градиент концентрации вакансий между границей зерен и свободной поверхностью в устье трещины приводит к диффузионному потоку вакансий в трещину. Из решения диффузионной задачи находится величина потока и скорость увеличения длины трещины.

Ключевые слова: трещина, граница зерна, диффузия вакансий, усталостное разрушение, воздушная линия, механическое напряжение, поток вакансий

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.3.8 - Физика конденсированного состояния

Козловые сваи были разработаны для передачи большой нагрузки на несущее основание при возведении ответственных сооружений за счет большей, по сравнению с вертикальными сваями, площади соприкосновения свай с грунтом. Проектирование фундаментов из козловых свай являются наиболее трудоемким. Ответственность совершения ошибки возрастает при проектировании данного фундамента сейсмических условиях. Данная статья рассматривается моделирование работы грузовых свай в условиях сейсмической нагрузки при возведении фундамента для мостовых опор. Полученные результаты является частью большого научного исследования о возможности применения козловых свай при высотном строительстве в условиях землетрясений от 6 до 10 баллов по шкале Рихтера.

Ключевые слова: козловые сваи, фундамент глубокого заложения, сейсмические воздействия, путепровод, моделирование, метод конечных элементов, грунтовый массив, напряжения, деформации, 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

Рассматривается вариант построения модели цифрового двойника для диагностики работы механической зубчатой передачи – редуктора, состоящего из пары цилиндрических шестерен. Основу рассматриваемой модели цифрового двойника составляет адаптивная обучаемая вибрационная математическая модель статического режима работы при вращении шестерен с постоянной скоростью. Как основные информационные, измеряемые на объекте, используется вибрационные сигналы редуктора, фиксируемые акселерометрами и являющиеся эффективными для обнаружения и диагностики неисправностей. Выявляемые неисправности: растрескивание, износ, откол и изъязвление зубьев. Особенностью реализуемого цифрового двойника является возможность одновременного выявления по временным и частотным характеристикам неисправностей сразу нескольких зубьев, как на ведущей, так и на ведомой шестернях, а также возможность определения по вибрационным характеристикам основных технических данных конкретного редуктора.

Ключевые слова: диагностическая математическая модель, цифровой двойник, вибрационная диагностика, механический редуктор, дефект зубьев, диагностический сигнал, спектр мощности вибраций, синхронно усредненная временная характеристика

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

в работе на основе построенной авторами ранее многофакторной динамической регрессионной модели уровня воды в реке Ия (Восточная Сибирь) проведено прогнозирование этого показателя на июнь 2023 г. в трех вариантах: пессимистичный, оптимистичный и нейтральный (базовый). Сравнение результатов прогнозирования с фактическим значением уровня воды подтвердило высокую адекватность модели и хорошие перспективы ее будущего успешного применения для решения широкого круга прикладных и практических задач.

Ключевые слова: регрессионная модель, уровень воды в реке, лаг запаздывания, сезонная переменная, прогноз, адекватность, критерии

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

В статье рассматривается решение актуальной задачи расчета размера эффективного фокусного пятна микрофокусной рентгеновской трубки с применением методов компьютерного моделирования. Принцип функционирования используемого авторами способа расчета заключается в сравнении полученных с использованием тестируемых микрофокусных рентгеновских трубок интерференционных изображений с промоделированными интерференционными картинами, сформированными с помощью разработанного программного обеспечения путем численного решения волнового уравнения. В работе представлены результаты моделирования профилей фазового контраста для двух типов тестовых объектов – лески из капрона и проволоки из алюминия. Рассмотренный способ определения размеров фокусного пятна отличается хорошей чувствительностью и позволяет эффективно и с высокой точностью производить расчет для всех типов микрофокусных рентгеновских трубок.

Ключевые слова: компьютерное моделирование, рентгеновская трубка, микрофокусный источник, фокусное пятно, неразрушающий контроль

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

В статье решается задача диагностики сахарного диабета. Для ее решения предлагается построение и использование нейронечеткой модели. Для обучения модели произведены поиск и подготовка исходных данных к анализу. Данные получены из общедоступного источника Kaggle. Подготовка данных к анализу произведена на базе аналитической платформы Deductor. Из подготовленного набора данных сформированы обучающая и тестовая выборки, использованные для построения модели. Сравнение полученных результатов с известными результатами других авторов позволило сделать вывод об адекватности модели и возможности ее практического использования.

Ключевые слова: нейронечеткая модель, нечеткая нейронная сеть, сахарный диабет, моделирование, диагностика, машинное обучение

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 3.1.19 - Эндокринология

Индентирование является универсальным и практичным методом получения характеристик материалов, особенно когда нельзя или трудно подвергнуть материал другим измерительным методам. При помощи установки ударного нагружения были получены экспериментальные данные о механических свойствах различных видов материалов. Для верификации результатов эксперимента использована математическая модель, основанная на методе конечных элементов. В статье рассматривается решение задачи классификации нейронной металлов, отличающихся механическими свойствами. В рамках работы создана искусственная нейронная сеть, позволяющая провести распределение материалов по выделенным группам. Определено, что значимым преимуществом использования нейронных сетей является способность обрабатывать экспериментальные данные и выявлять сложные нелинейные зависимости, что делает их востребованными в задачах, связанных с исследованием свойств материалов.

Ключевые слова: ударное индентирование, нейронная сеть, задача классификации, искусственный интеллект, динамическое индентирование, неразрушающий контроль.

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

Рассматривается производительность решения задачи классификации средствами различных библиотек искусственного интеллекта и машинного обучения с открытым исходным кодом в области маркетинга и управления взаимоотношениями с клиентами, по результатам экспериментов производится выбор наилучшей библиотеки с целью внедрения искусственного интеллекта в отечественные CRM-системы на основе численных показателей производительности.

Ключевые слова: искусственный интеллект, машинное обучение, большие данные, классификация, маркетинг, управление взаимоотношениями с клиентами, импортозамещение, открытый исходный код

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

Интеграция цифровой информационной модели объекта капитального строительства с данными на основе расширяемого языка разметки в сфере архитектуры представляет собой значительный шаг вперед в совершенствовании процессов анализа и контроля качества проектов объектов капитального строительства. В работе авторы исходят из предпосылки, что качество проекта зависит от качества данных и цифровой информационной модели. Предлагается алгоритм определения, анализа и оценки качества проекта с применением стандартных общих критериев оценки качества данных, информационных требований заказчика, правил формирования цифровой информационной модели объектов на различных стадиях жизненного цикла проекта и сложившихся практик работы с цифровыми информационными моделями. Проведён анализ характерных параметров модели, отвечающих за качество данных и проекта, в стандартных наборах проверок для верификации стандартов и исследований. Алгоритм включает перевод критериев качества данных и проекта из информационных требований заказчика в схему расширяемого языка разметки.

Ключевые слова: расширяемый язык разметки, информационное техническое задание, цифровая информационная модель, качество данных, качество проекта, алгоритм проверки модели

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

В статье исследуется проблема создания моделей полета самолета в среде Simulink. Рассмотрены системы отсчета, в которых проводятся преобразования. Приводятся уравнения движения, используемые в простейших преобразователях. Определены начальные условия для уравнений: скорость тела, угловая ориентация положения тела по тангажу, угол между вектором скорости и телом, скорость вращения тела, исходное положение, масса и инерция тела, источник гравитации, ускорение из-за гравитации, снаряжённая и полная масса тела, скорость воздушного потока, инерции пустого и полного тела, траектория полёта и пр. Проведен анализ преобразователей аэродинамических сил и моментов в траекторию движения в составе аэрокосмического пакета в среде Simulink. Даются рекомендации по их применению для различных целей моделирования. Представлены результаты моделирования простого преобразователя с тремя степенями свободы.

Ключевые слова: моделирование, MatLab, Simulink, уравнения движения, аэродинамический момент, траектория полёта, преобразования координат, система отсчета, степени свободы

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

В жилых и общественных зданиях в качестве отопительных приборов часто используются внутрипольные конвекторы. В данном исследовании изучена работа конвекторов в помещении бассейна. Представлены результаты численного моделирования параметров микроклимата помещения с учетом расчетных тепловых нагрузок и влаговыделений. Проведен сравнительный анализ работы различных систем отопления и вентиляции общественного бассейна. Получены результаты исследования в виде полей распределения температур, скоростей движения и относительной влажности воздуха. Сделан вывод об эффективности применения внутрипольных конвекторов в крытых бассейнах общественного назначения.

Ключевые слова: система отопления, внутрипольный конвектор, влагосодержание, теплоизбытки, влагоизбытки, воздухообмен, численное моделирование, микроклимат помещения, SolidWorks, STAR-CCM+

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.1.10 - Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства

В данной работе представлена реализация нейросетевого подхода к решению задачи распознавания рукописных подписей. Проведён анализ основных подходов к распознаванию рукописных подписей. Определены особенности использования рукописной подписи в качестве способа идентификации, среди которых вариативность рукописной подписи, возможность подделки. Выявлена актуальность применения нейронных сетей для решения задачи распознавания подписей. Разработана нейросетевая модель распознавания рукописных подписей, представлена её архитектура, содержащая свёрточные и полносвязные слои, выполнено обучение нейросетевой модели на базе рукописных подписей «Handwritten Signatures», содержащей 2263 образца подписи. Точность разработанной модели составила 92% на проверочной выборке. Разработано веб-приложение «Recognition of a static handwritten signature» на основе разработанной нейросетевой модели на облачном хостинге Amvera. Веб-приложение позволяет проводить идентификацию пользователей по образцу рукописной подписи.

Ключевые слова: рукописная подпись, нейронные сети, распознавание подписей, обработка изображений, машинное обучение, веб-приложение, облачный хостинг, идентификация, верификация, искусственный интеллект

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 2.3.6 - Методы и системы защиты информации, информационная безопасность

В настоящее время для реализации сложных расчетов широко используются численные методы. Актульной задачей является проверка правильности результатов численного расчета. Достоверность результатов можно подтвердить при определении напряженно-деформированного состояния различными методами.В данной работе представлены результаты расчета тонких изотропных кольцевых сферических оболочек постоянной толщины с углом полураствора в пределах 90-170 градусов двумя численными методами. Рассматриваются результаты решения ситемы дифференциальных уравнений общей моментной теории оболочек с применением системы компьютерной математики (Maple 2017) и метода конечных элементов (МКЭ). Приведенные примеры показывают, что результаты расчета с помощью выбранного конечного элемента КЭ-44 совпадают с точностью до 10-15% для оболочек с углом полураствора до 120 градусов. При увеличении угла до 170 градусов разница значений функций становится значительной. Приведены примеры расчета кольцевых сферических оболочек под действием одной и трех колцевых нагрузок.

Ключевые слова: упругая, сферическая оболочка, численный метод, система компьютерной математики, метод конечных элементов

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

В статье рассматривается применение методов симплексного планирования эксперимента для определения оптимального состава композиционных строительных материалов. Композиционные строительные материалы являются многокомпонентными системами, поэтому их свойства зависят от большого количества разнообразных по своей природе и влиянию факторов. Использование ортогональных планов не способно адекватно описать опытные данные при широком диапазоне варьирования факторов. Поэтому в статье предлагается использовать симплекс-решетчатые планы Шеффе. Была разработана модель полного третьего порядка для определения оптимального состава наполненного цементного композита, записано уравнение регрессии. Адекватность уравнения подтверждена в контрольных точках плана по критерию Стьюдента. Предложенный метод планирования может быть использован для оптимизации состава многокомпонентных систем.

Ключевые слова: многокомпонентная система, методы оптимизации, композиционный строительный материал, планирование эксперимента, симплексные планы, полином Шеффе, уравнение регрессии

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

Исследуется Simulink модель легковесного самолета в составе пакета Aerospace Blockset, включающая системную модель самолета, модель окружающей среды, модель воздействий пилота, блок визуализации. Рассмотрена структура модели полёта и детально раскрыты модели воздействий окружающей среды и ветра, состоящей из блоков физических особенностей местности, моделей ветра и модели атмосферы, гравитационной модели, в каждую из которых задается высота Блок Wind Shear Model вычисляет величину сдвига ветра как функции высоты и измеренной скорости ветра. Блок Discrete Wind Gust Model определяет результирующую скорость ветра как функцию от пройденного расстояния, амплитуды и длина порыва. Уравнения турбулентности соответствуют спецификации MIL-F-8785C, описывающий турбулентность как случайный процесс, определяемый спектрами скоростей. Представлены результаты моделирования, отражающие изменение траектории движения при различных ветровых воздействиях, задаваемых в блоке градиента скорости ветра.

Ключевые слова: моделирование, полет самолета, Simulink, Aerospace Blockset, боковой ветер, турбулентность, уравнения турбулентности, гравитационная модель, траектория движения.

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

В работе приведен алгоритм моделирования производственно-экономических характеристик для получения растениеводческой продукции, с помощью которого решаются задачи планирования с применением методов многоуровневого параметрического программирования при усредненных и неблагоприятных условиях деятельности товаропроизводителей. При использовании этого алгоритма из исходного ряда формируется последовательность локальных минимумов, строится тренд и выделяются уровни, располагающиеся ниже этого тренда, названные неблагоприятными событиями. Оценка вероятностей этих событий определяется по закону распределения, описывающему ряд разностей фактических данных и значений тренда последовательности локальных минимумов. По выделенным событиям и другим характеристикам формируется задача оптимизации производства аграрной продукции, решение которой позволяет получить оптимальные объемы производства в соответствии с максимальными доходами, соответствующие расчетной вероятности событий. Сравнительный анализ результатов планирования в усредненных условиях и с учетом неблагоприятных событий показывает вероятные потери товаропроизводителей на уровне предприятия и муниципального района.

Ключевые слова: параметрическое программирование, тренд, неблагоприятное событие, производственно-экономическая характеристика, растениеводство, потери, риски

1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 4.3.1 - Технологии, машины и оборудование для агропромышленного комплекса