Авторитетность издания
Добавить в закладки
Следующий номер на сайте
Программная система предпроектных исследований технологических процессов формования химических волокон
Аннотация:
Abstract:
Авторы: Калабин А.Л. (alex.ka.86@gmail.com) - Тверской государственный технический университет, г. Тверь, Россия, доктор физико-математических наук, Керницкий А.В. () - , Пакшвер Э.А. (ea.pakshver@yandex.ru) - Холдинговая компания «Композит», Москва, Россия, кандидат технических наук | |
Ключевые слова: технологический процесс, моделирование, исследование, химическое волокно |
|
Keywords: technological process, modeling, , |
|
Количество просмотров: 24078 |
Версия для печати Выпуск в формате PDF (1.92Мб) |
Ежегодно в мире производится около 40 миллионов тонн химических волокон из расплавов и растворов полимеров. Основная задача производства – создание волокон с заданными свойствами – реализуется посредством технологии. Поэтому целью исследования существующих и разработки новых технологий является определение количественных зависимостей между условиями процессов получения, структурой волокон и свойствами получаемого материала, так как свойства волокон определяются их структурой. Моделирование является одним из методов изучения этих процессов.
Реализовать и использовать математические модели технологических процессов формования химических волокон возможно только в программной системе, поскольку: 1) процессы формования описываются уравнениями нелинейными и с подвижной границей (Зябицкий А. Теоретические основы формования волокна. - М.: Химия, 1979), что требует их исключительно численного решения; 2) решение ряда отдельных задач для моделирования технологических процессов и использование для этого комплекса унифицированных программных модулей обусловило их объединение в систему; 3) существует необходимость использования базы данных для описания различных видов формования, выбранных элементов схем технологического процесса, свойств полимеров растворов и расплавов и других исходных данных. В настоящее время существует большое количество программ визуального моделирования различных процессов, например: VisSim, Simulink для Mathlab и МвТУ. Авторами применен аналогичный подход для моделирования технологических процессов. Для создания подобных программ визуального моделирования логичным является использование объектно-ориентированного программирования для отображения, обработки пользовательского ввода и сохранения информации.
Поставленные задачи решены с помощью объектно-ориентированного программирования на языке С++ в среде Microsoft Visual Studio. Классы, представляющие объекты технологической схемы, унаследованы от абстрактного класса “Device”. Этот класс отвечает за условное отображение объекта, обработку пользовательского ввода, сохранение параметров объекта в файл или в базу данных, для чего, соответственно, и использовались методы класса “Device”: Каждый класс, представляющий элемент технологической схемы, имеет метод для получения своих параметров из файла и метод для записи своих характеристик в файл. Управляет же процессом сохранения всей технологической схемы класс CConstructorDoc (класс документа). При сохранении технологической схемы сначала в файл сохраняется тип расчета, количество элементов и их тип, входящих в процесс, после этого последовательно для каждого элемента вызывается метод сохранения свойств элемента (методу передается указатель на контекст файла). При открытии уже сохраненного документа сначала получается информация о типе процесса. После этого потока о количестве элементов и их типе последовательно для каждого элемента вызывается метод чтения данных элемента из файла. Диаграмма классов приведена на рисунке 1, где изображены обобщающие связи (стрелка, идущая от дочернего класса, указывает на родительский класс).
Основной модуль системы разработанного программного обеспечения представляет собой традиционное Win32 приложение со стандартным интерфейсом. Интерфейс позволяет выбрать один из видов моделируемого процесса: классическое формование из расплава; аэродинамическое формование; мокрое формование; гелеобразование в растворах полимеров диффузией осадителя; термотропное гелеобразование; механотропное гелеобразование. Для каждого из видов формования можно вставлять в схему или удалять из нее определенные элементы (рис. 3). При этом реализована верификация предлагаемой пользователем схемы технологического процесса – она должна содержать необходимые элементы в строго определенной последовательности. Интерфейс реализован на русском и английском языках. После выбора технологической схемы система готова к расчету, в зависимости от выбранной модели выбирается нужный рабочий поток, который представляет собой средство для расчета именно этой модели. Непосредственно перед расчетом поток получает от представления все необходимые данные. Решатель содержит программно реализованные аналитические методы решения задач тепломассопереноса, приближенные методы тепломассопереноса, численные методы решения системы нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений с автоматическим выбором шага по заданной точности, для численного решения задач метод сеток (конечно-разностный метод) в цилиндрических координатах при изменении радиуса с учетом подвижной границы с использованием преобразования Мизеса. Если элементы содержат некое заданное распределение (например, фазовая диаграмма или распределение температур по длине термошахты), то оно интерполируется кубическими сплайнами по экспериментальным точкам.
Система использует архитектуру Document-View, которая позволяет наиболее эффективно реализовать сохранение документа и работу с представлением. Результаты расчетов визуально отображаются в удобной форме для ознакомления пользователю. Выводится несколько кривых на одном графике с разным масштабом. Специально для этого создан класс “CCurve”, который инкапсулирует все, что необходимо для настройки, вывода графиков. Работоспособность разработанной программной системы предпроектных исследований технологических процессов формования химических волокон подтверждается результатами моделирования (Калабин А.Л., Пакшвер Э.А. // Химические волокна.-2000.- №2; 2005. - №2, №5), которые удовлетворительно согласованы с экспериментальными данными и были использованы для выбора параметров при разработке новых реальных технологических процессов. |
Постоянный адрес статьи: http://swsys.ru/index.php?page=article&id=87 |
Версия для печати Выпуск в формате PDF (1.92Мб) |
Статья опубликована в выпуске журнала № 1 за 2008 год. |
Возможно, Вас заинтересуют следующие статьи схожих тематик:
- Разработка программного обеспечения технологического процесса электронно-лучевой сварки тонкостенных изделий
- Интеллектуальные средства проектирования технологических процессов
- Информационно-вычислительная система моделированияи прогнозирования торфяных пожаров
- Моделирование информационных процессов систем управления большими данными для решения задач кибербезопасности
- Алгоритм и программа расчета напряженно-деформированного состояния песчаных грунтов при циклическом нагружении
Назад, к списку статей