ivdon3@bk.ru
Цель данного исследования состоит в том, чтобы представить оценку перспектив и рациональных сценариев развития лесопромышленного комплекса Республики Карелия и Мурманской области. На основе применения факторного и кластерного анализов 27 центральных лесничеств региона исследования были разделены на 9 однородных кластеров по 20 показателям. Выбранные показатели учитывали характеристики ресурсов древесины, природно-производственные условия и дорожную инфраструктуру. Основываясь на профилях кластеров, а также на данных топографических, климатических, почвенных карта и карт растительности предложены сценарии развития лесопромышленного комплекса региона исследования в разрезе полученных кластеров. Результаты исследования показали, что по мере движения с юга на север происходит постепенное оскудение ресурсов древесины. Усилия государства и бизнеса должны быть направлены на решение вопросов дорожной инфраструктуры, вовлечение в производственный оборот лиственной, тонкомерной, энергетической древесины. Учитывая природно-производственные условия, определяющиеся во многом переувлажненностью лесных почв и крайней уязвимости северных экосистем, в процессе лесозаготовок особо необходимо уделять внимание минимизации негативного влияния лесозаготовительных операций на почвенный покров.
Ключевые слова: районирование, лесная отрасль, факторный анализ, кластерный анализ, метод к-средних, лесозаготовки, управление лесами
2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации , 4.1.6 - Лесоведение, лесоводство, лесные культуры, агролесомелиорация, озеленение, лесная пирология и таксация
Рассмотрены основные конструкции пылеосадительных камер металлургических предприятий, дан анализ с позиции типа металлургических печей, их мощности, схем отвода газов от них до газоочистного оборудования. Исследовано движение потока газа в камерах различных конструкций с помощью программного продукта SolidWorks с приложением FlowSimulation, что позволило установить особенности поведения газовоз-душного потока в зависимости от конструкции пылеосадительной камеры.
Ключевые слова: пылеосадительные камеры, сталеплавильная печь, твердые частицы, моделирование, газовоздушный поток, рукавный фильтр, газоотводящий тракт
2.1.1 - Строительные конструкции, здания и сооружения , 2.1.10 - Экологическая безопасность строительства и городского хозяйства
В работе исследуется применимость конкретной модели силовых полей – ANI-2x – к полимеру полифениленсульфиду. Приводится порядок проведённых действий и, в качестве результатов, сравнивается радиальная функция распределения атомов серы в системах с разными температурами.
Ключевые слова: полифениленсульфид, классическая молекулярная динамика, машинное обучение, силовое поле, потенциал, полимер, численное моделирование, модель
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.4.7 - Высокомолекулярные соединения
В статье рассмотрены методы оптимизации вычислений с плавающей точкой на микроконтроллерных устройствах. Рассмотрены аппаратный и программный способы ускорения вычислений. Приведены алгоритмы Карацубы и Шёнхаге-Штрассена для операции умножения. Предложен способ замены вычислений с плавающей точкой на целочисленные вычисления. Описано использование фиксированной точки вместо плавающей. Рассмотрен вариант использования хэш-памяти и оптимизации кода. Представлены результаты измерения вычислений на микроконтроллере AVR.
Ключевые слова: вычисления с плавающей точкой, вычисления с фиксированной точкой, микроконтроллер, AVR, ARM
В данной статье описывается первый этап выполнения научно-исследовательской работы по разработке камеры на базе FPGA для задач идентификации транспортных средств, широко распространённых в автоматизированных пунктах весогабаритного контроля. Поскольку FPGA является альтернативой обычных процессоров, в особенности которой входит возможность выполнение нескольких задач параллельно, то камера оборудованная FPGA сможет выполнять функции обнаружения и идентификации транспортных средств одновременно. Таким образом, камера будет осуществлять не только передачу изображения, но и передачу результата обработки для проблемно-ориентированных систем управления, принятия решений и оптимизации обработки потока данных, после чего серверу будет необходимо только подтвердить или опровергнуть результаты работы камеры, что значительно снизит время обработки изображений со всех автоматизированных пунктов весогабаритного контроля. В ходе разработки была реализована простая плата VGA порта, программа статического изображения для вывода его на монитор в разращении 640х480, программа счётчика пикселей. В качестве FPGA используется EP4CE6E22C8, мощность которого для достижения результата более чем достаточно.
Ключевые слова: методы системного анализа, оптимизация, FPGA, VGA адаптер, Verilog, Камера для распознавания, разработка платы, обработка информации, статистика
Путем численного моделирования проведены исследования влияния угла наклона пластин элемента регенеративного теплообменника на время нагрева и перепад давления. Исследования проведены для моделей теплообменных элементов с длинами 6 и 20 мм. В зависимости от длины элемента угол наклона пластин составлял: 10°, 20°, 30°, 40° (при L=6 мм) и 3°, 6°, 9°, 12° (при L=20 мм). На границе расчетной области задавали скорость и температуру потока воздуха, а именно: 1 и 3 м/с, 303 и 973 К. Результаты исследований показали, что увеличение угла наклона пластин способствует снижению времени нагрева регенератора на 38,56-49,1% в зависимости от длины теплообменного элемента, скорости и температуры потока воздуха.
Ключевые слова: регенерация тепла, сотовый теплообменник, численное моделирование, расчет, время нагрева, перепад давления, геометрия теплообменника, угол наклона пластин, скорость потока воздуха, температура потока воздуха
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 1.3.14 - Теплофизика и теоретическая теплотехника
Целью исследования является повышение эффективности алгоритма Дейкстры за счет использования модели разделяемой памяти с библиотекой OpenMP и работы по принципу параллельного выполнения при реализации алгоритма. Использование алгоритма Дейкстры для поиска кратчайшего пути между двумя узлами в графе довольно распространено. Однако временная сложность алгоритма возрастает с увеличением размера графа, что приводит к увеличению времени выполнения, поэтому параллельное выполнение является хорошим вариантом для решения проблемы временной сложности. В этой исследовательской работе предлагается метод параллельных вычислений для повышения эффективности алгоритма Дейкстры для больших графов. метод включает в себя разделение массива путей в алгоритме Дейкстры на указанное количество процессоров для параллельного выполнения. Мы предоставляем реализацию распараллеленного алгоритма Дейкстры и получаем доступ к его производительности, используя фактические наборы данных и с разным количеством узлов. Наши результаты показывают, что распараллеленный алгоритм Дейкстры может значительно ускорить процесс по сравнению с последовательной версией алгоритма, одновременно сокращая время выполнения и постоянно повышая эффективность процессора, что делает его полезным выбором для поиска кратчайших путей в больших графах.
Ключевые слова: Алгоритм Дейкстры, граф, кратчайшие пути, параллельный вычислений, модель общей памяти, библиотека OpenMP
Предложен новый математический аппарат контроля адекватности выбора интервала дискретизации сигнала с точки зрения учета основных высокочастотных составляющих и выявления возможностей его увеличения. Он базируется на построении специальных алиасинг-грамм по измеренным отсчетам сигнала. Алиасинг-граммы представляют собой графики среднеквадратических отклонений амплитудных спектров условно эталонного дискретного сигнала, заданного с наибольшей частотой дискретизации и вспомогательных дискретных сигналов, полученных на том же интервале наблюдения, но с меньшими частотами дискретизации. Анализируя подобные графики, легко выявить частоты дискретизации, приводящие к появлению эффекта алиасинга в случае дискретизации, а, следовательно, к искажению спектра сигнала. Для ускорения и упрощения построения алиасинг-грамм предложено в качестве вспомогательных использовать сигналы, полученные из эталонного путем прореживания. Показано, что данный аппарат эффективен и в случае возникновения эффекта растекания спектра. Он может быть применен в самообучаемых измерительных системах.
Ключевые слова: интервал дискретизации, алиасинг, амплитудный спектр, алиасинг-грамма, прореживание отсчетов, растекание спектра
2.2.11 - Информационно-измерительные и управляющие системы , 2.3.1 - Системный анализ, управление и обработка информации
Путем численного моделирования проведены исследования влияния длины пористого теплообменника на осаждение частиц пыли. Исследования проведены для моделей теплообменников с длинами: 5, 10, 20 и 30 мм. На границах расчетной области задавали скорость воздушного потока: 0,1; 1; 5 м/с и диаметр частиц пыли от 10-7 до 10-4 м. Результаты исследований показали, что с увеличением длины пористого теплообменника повышается эффективность осаждения частиц пыли, что может привести к снижению тепловых и гидравлических характеристик теплообменника.
Ключевые слова: пористая среда, теплообменник, численное моделирование, расчет, осаждение частиц пыли, длина теплообменника, скорость воздушного потока, диаметр частиц, воздушное охлаждение, микроэлектроника
1.1.9 - Механика жидкости, газа и плазмы , 1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
Работа посвящена проблематике поддержки принятия решений в сфере информационной безопасности. Целью работы является построение (в рамках теоретико-игрового подхода) итерационной процедуры определения смешанной игровой стратегии обеспечения информационной безопасности при неопределенности состояния объекта защиты и противодействии злоумышленника. Использование методологического аппарата имитационного моделирования (наряду с применением метода фиктивного разыгрывания Брауна-Робинсон) обусловлено возможным непуассоновским типом потоков событий, приводящих к изменению состояния объекта защиты, а также сложностью решения стохастических игр с тремя участниками. Применение разработанной процедуры позволяет повысить научную обоснованность управленческих решений по выбору стратегий защиты стохастически-динамических (меняющих свое состояние случайным образом) объектов.
Ключевые слова: информационная безопасность, неопределенность, противодействие, теоретико-игровой подход, имитационное моделирование
2.3.6 - Методы и системы защиты информации, информационная безопасность
В статье построена динамическая матрица жесткости для прямоугольной ортотропной пластины в фиксированной системе точек на ее границе. Таким образом, удается связать в заданной системе точек значения граничных смещений (прогиб, углы поворота) и значения силовых характеристик (моменты, сдвиговые силы). При этом, как и в формулах спектральной динамической жесткости, по-прежнему имеются аналитические выражения для всех характеристик, выраженные через значения величин в заданных граничных точках, а построенное выражение для функции прогиба точно удовлетворяет дифференциальному уравнению колебаний. Связь между значениями кинематических и силовых характеристик в фиксированной системе точек и первыми коэффициентами Фурье их спектральных представлений получена при помощи метода наименьших квадратов, и при достаточном количестве точек на границе дает эффективное представление решения для различных параметров задачи при возрастании частоты колебаний. Скорость сходимости данного подхода оказывается почти вдвое выше, чем у его спектрального аналога. Проводилось численное моделирование для различных типов граничных условий, включая различные комбинации классических граничных условий и разрывные граничные условия. для вычисления собственных частот и собственных форм колебаний пластины.
Ключевые слова: пластина, колебания, собственные частоты, метод динамической жесткости, бесконечная система линейных уравнений
1.1.8 - Механика деформируемого твердого тела , 1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ
В статье рассматривается построение алгоритма непараметрической оценки плотности распределения вероятностей переходов для марковской модели динамики численности сотрудников вуза. Решается задача восстановления плотности распределения вероятности перехода по ретроспективной выборке малого объема. Результатом решения является матрица вероятностей перехода, элементы которой суть случайные величины с законами распределения, полученными по ретроспективным данным. Отличительной особенностью алгоритма является одновременный учет областных и функциональных ограничений на значения вероятностей перехода. Экспериментально подтверждена сходимость алгоритма.
Ключевые слова: плотность вероятности, непараметрическая оценка, марковская модель, малые выборки, имитационное моделирование, движение кадров вуза, публикационная активность
1.2.2 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ , 5.8.7 - Методология и технология профессионального образования
Использование отходов камнеобработки в производстве других видов продукции является актуальной задачей для камнерезных предприятий. В данном исследовании изучены возможности использования базальтовой пыли, образующейся при пилении, шлифовке и полировании изделий из базальтов и родственных минералов при изготовлении бетонов. Подготовлены три группы образцов с различным содержанием базальтовой пыли – 0 %, 5 % и 20 %. После окончательного твердения бетона проведены испытания прочности образцов на сжатие. Результаты показали, что добавка 5 % базальтовой пыли практически не снизила прочности бетонного образца, повышение содержания базальтовой пыли до 20 % вызвало снижение прочности образцов в среднем на 16 %. Характер разрушения образцов с содержанием базальтовой пыли соответствовал характеру разрушения аналогичных по форме бетонных изделий.
Ключевые слова: бетон, отходы камнеобработки, прочность, базальт
В статье рассмотрены факторы, влияющие на ограниченность минеральных ресурсов планеты и требующие расширения сырьевой базы стройиндустрии. Отмечено негативное влияние отвалов вскрышных пород на экологическое состояние среды обитания. Подчеркнута важность их переработки в полезный продукт в связи с необходимостью реализации отраслевой программы РФ «Вовлечение вскрышных и вмещающих горных пород, отнесенных к отходам производства, в хозяйственный оборот на 2022-2030 гг.». Выполнен анализ свойств песка и опоки как сырья для изготовления пенобетонов. Результат анализа позволил сформулировать перечень ограничений, в результате которых опоку нежелательно применять в бетонах слитной структуры и перечень причин, опираясь на которые можно прогнозировать целесообразность её применения в пенобетонах. Приведены результаты экспериментальных исследований, отражающие влияние индивидуальных свойств песка и опоки на плотность пенобетонных смесей, плотность затвердевшего пенобетона и кинетику их пластической прочности в течение трех часов твердения из которых следует, что замена песка на опоку позволяет существенно улучшать технологические свойства пенобетонных смесей без ущерба достижения их проектной плотности. Из анализа экспериментальных данных следует, что положительное влияние на технологические свойства пенобетонных смесей оказывают структурные особенности опоки, которые обеспечивают ускорение набора пластической прочности пенобетонных смесей после их укладки в формы. Важнейшей причиной достигнутого результата следует считать мезопоры, расположенные в объеме дисперсных частиц заполнителя из опоки. Установленные научные факты позволяют прогнозировать расширенное применение вскрышной породы – опоки в целях ресурсосбережения в стройиндустрии и строительстве.
Ключевые слова: ресурсосбережение, песок, опока, пенобетонная смесь, пластическая прочность
2.1.5 - Строительные материалы и изделия , 2.1.7 - Технология и организация строительства
Российская Федерация – многоконфессиональное государство, в котором в последнее время отмечается рост объемов строительства различных культовых сооружений. При этом основная часть возводимых храмов – это небольшие здания, располагающиеся, как правило, в поселках и малых городах и рассчитанные на одновременное посещение до 120-150 прихожан. Для их строительства применяются различные материалы, в том числе и древесина. Обычно – это бревенчатые или брусчатые здания, однако возможно применение и других систем деревянного домостроения. В качестве примера рассмотрено строительство Храма Преображения Господня на одном из хуторов Ростовской области, несущие конструкции которого выполнены по технологии легкокаркасного домостроения. Наличие открытого пространства в центральной части Храма и размещение над ним надстройки в виде восьмерика потребовало формирования металлодеревянного каркаса. Показано, что совместное использование стали и древесины в легкокаркасных зданиях обеспечивает рациональную организацию пространства культовых сооружений.
Ключевые слова: культовое сооружение, храм, звонница, восьмерик, притвор, алтарь, древесина, легкокаркасное здание, балка, двутавр, опорная конструкция