Архив статей журнала
В данной статье представлена содержательная постановка задачи математического моделирования оптимального управления нагревом «термически тонких» и «термически массивных» тел в печи, обеспечивающего минимум по критерию расхода топлива. Рассматривается задача нагрева термически «тонкого тела», позволяющая при заданных условиях конвективного теплообмена в печи, времени нагрева и вида топлива выбирать такой температурный режим, при котором заданная конечная температура достигается при минимальном расходе топлива. Рассмотренные модели распространяются на камерные печи с учетом рассредоточенного подвода топлива и отвода дыма. Установлено, что при возрастании мощности печи оптимальное время нагрева уменьшается и скоростной нагрев «термически тонких» тел наиболее выгоден при большой удельной мощности холостого хода печей, например секционных. Обнаружено, что при отсутствии ограничений оптимальная температура газов достигается при постоянной тепловой мощности, а затем нагрев осуществляется при предельно допустимой температуре газов. Представлена вычислительная методика и процедура расчета нагрева «термически массивных» тел, состоящая из двух периодов: нагрева при оптимальной постоянной тепловой мощности до момента достижения заданной конечной среднеобъемной температуры с выдержкой при постоянном теплосодержании, с учетом удельного расхода топлива, что является современным инструментом для цифровизации расчета энергоемкого процесса нагрева рудного материала на предприятиях горнообогатительного комплекса промышленности. Представлены численные процедуры по определению оптимальной тепловой мощности в регенеративных и рекуперативных нагревательных колодцах с учетом веса исследуемых образцов, применяемого топлива и мощности холостого хода. Анализ представленных вычислительных процедур использования топлива позволяет выявить новые подходы к исследованию закономерностей между характеристиками нагрева рудного сырья, которые могут быть полезными при конструировании печей, нормировании расхода топлива и совершенствовании систем управления теплотехнологическим оборудованием. Они позволят оценить потенциальный резерв экономии топлива в направлении изменения режима работы печи в сторону оптимизации. Работа выполнена в рамках государственного задания, проект № FSWF-2023-0012.
Целью данного исследования являлось изучение алгоритмов расчета калориметрической температуры горения различных видов в условиях доменной плавки. В работе представлены результаты численного моделирования процессов сгорания, включая сравнительный анализ различных типов топлива и динамику горения в доменной печи. Выполнен расчёт низшей температуры сгорания топлива, при которой происходит преобразование продуктов горения в газообразное состояние и их удаление вместе с дымом. На основании имеющихся данных определены коэффициенты перерасчёта расхода воздуха, требующегося для полного сгорания единицы топлива. Установлено, что в условиях дефицита кислорода происходит неполное сгорание топлива, что приводит к его перерасходу и снижению экономических показателей, это актуально для доменных печей, которые составляют до 70% от общего расхода теплоносителей на металлургических предприятиях с полным циклом. Выявлена целесообразность применения попутного нефтяного газа в доменных печах предприятий черной металлургии с точки зрения повышения энергоэффективности и экологичности. Для определения калориметрической температуры горения топлива произведено сравнение численных методов итерации и интерполяции с созданием математической модели, которая позволяет повысить экономические показатели за счёт точности расчетов соотношения температуры, количества топлива и расхода воздуха в зоне горения. На основании эксперимента научно обоснована целесообразность применения газообразного топлива вместо твёрдого или жидкого. Разработанный численный метод реализован в комплексе программ для проведения вычислительного эксперимента с применением современных компьютерных технологий. Программа разработана с применением языка программирования С++ и кроссплатформенной среды Visual Studio, что гарантирует её работу на любой операционной системе. Наличие в программе существующей базы данных, содержащих основные химические показатели газообразного, жидкого или твёрдого топлива, позволяет автоматизировать процесс расчёта.
Цель исследования заключается в оценке эффективности объяснения обучающимся подходов к анализу логических выражений с использованием языка программирования Python. Изучение математической логики в школе является основной дидактической линией и носит междисциплинарный характер. В связи с этим пониманию обучающимися сущности логических операций, последовательности их выполнения и выполнимости логических формул уделяется особое внимание. Наглядное представление табличных данных программными средствами, связь с пропедевтикой и дидактикой программирования обусловливают востребованность применения алгоритмических конструкций при решении заданий анализа истинности логических формул. Восстановление исходных данных логических переменных с помощью инструментов систем программирования позволяет не только раскрыть функциональные особенности логических зависимостей, но и показать применение компьютерных сред. Использование их возможностей открывает перед обучающимися перспективы совершенствования своих навыков при обработке логических типов данных, что служит основой грамотного составления условий проверки в конструкциях ветвлений и циклов. В статье представлены результаты апробации методологических приемов обучения анализу логических выражений в среде Python. Основное внимание уделено правилам записи логических выражений, порядку следования логических переменных, а также возможному расположению наборов логических кортежей в соответствии с уникальностью данных в таблицах истинности. Авторами приводятся примеры основных типов заданий, используемых в экспериментальной работе. Исследование демонстрирует связь теории построения логических выражений и их анализа с использованием современных средств компьютерной практики.
Целью исследования стало рассмотрение элементов элективного курса «Информационно-правовые системы». В качестве методов, используемых авторами, можно выделить анализ научной и методической литературы по теме исследования и констатирующий эксперимент, включающий анкетирование и беседу, уточняющую его результаты. Площадками для проведения эксперимента выступили средняя школа № 35 г. Смоленска и Смоленский физико-математический лицей, в которых респондентами стали обучающиеся десятых классов. В исследовании была проведена оценка образовательного запроса обучающихся: оценена актуальность предлагаемого элективного курса по изучению справочных правовых систем и осуществлена попытка выбора базовой для рассмотрения материала информационной системы. В результате проведенного эксперимента была выявлена заинтересованность обучающихся в освоении навыков практического применения справочных правовых систем, при этом с самими программными продуктами респонденты знакомы слабо и не имеют ярко выраженных предпочтений. На основе полученных результатов авторами были описаны некоторые элементы элективного курса «Информационно-правовые системы», а именно: выделены цели, описан один из вариантов структуры представляемого материала и перечислены методические рекомендации по внедрению исследуемого элективного курса в образовательный процесс.