Расчет и оптимизация процессов и аппаратов химических и пищевых производств в среде MatLab. Дворецкий Д.С - 5 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Невозможно себе представить современную науку о процессах и аппаратах без широкого примене-
ния математического (компьютерного) моделирования. Сущность этой методологии состоит в замене
исходного объекта его «образом» – математической моделью и дальнейшем изучении модели с по-
мощью реализуемых на компьютере вычислительно-логических алгоритмов [3]. Этот метод позна-
ния, конструирования, проектирования сочетает в себе многие достоинства как теории, так и экспе-
римента. Работа не с самим объектом, а с его моделью дает возможность относительно быстро и без
существенных затрат исследовать его свойства и поведение в любых мыслимых ситуациях (преиму-
щества теории). В то же время вычислительные (компьютерные, имитационные) эксперименты с мо-
делями процессов позволяют, опираясь на мощь современных вычислительных методов и техниче-
ских инструментов информатики, подробно и глубоко изучать процессы в достаточной полноте, не-
доступной чисто теоретическим методам (преимущества вычислительного эксперимента).
Технологические, технические, экологические, экономические и иные системы, изучаемые совре-
менной наукой, больше не поддаются исследованию (в нужной полноте и точности) обычными теоре-
тическими методами. Прямой натурный эксперимент над ними длителен, дорог, часто опасен либо про-
сто невозможен, так как многие из этих систем существуют в «единственном экземпляре». Цена ошибок
и просчетов в обращении с ними недопустимо высока. Поэтому математическое моделирование являет-
ся неизбежной составляющей научно-технического прогресса.
Сейчас математическое (компьютерное) моделирование вступает в третий принципиально важный
этап своего развития, «встраиваясь» в структуру так называемого информационного общества [3]. Впе-
чатляющий прогресс средств переработки, передачи и хранения информации отвечает мировым тен-
денциям к усложнению и взаимному проникновению различных сфер человеческой деятельности. Без
овладения информационными «ресурсами» нельзя думать о решении все более усложняющихся задач
химической и пищевой технологий. Однако информация как таковая зачастую мало что дает для анали-
за и синтеза, для принятия решений и контроля за их исполнением. Нужны надежные способы перера-
ботки информационного «сырья» в готовый «продукт», т.е. в точное знание. Математическое (компью-
терное, информационное) моделирование и является интеллектуальным ядром информационных техно-
логий, всего процесса информатизации общества.
Сама постановка задачи о математическом моделировании какого-либо объекта (явления, про-
цесса) порождает четкий план действий. Его условно можно разбить на три этапа: модель – алгоритм
– программа (рис. 1).
Технологический
процесс
Модель
Алгоритм
Программа
Рис. 1 Триада «модель – алгоритм – программа»
На первом этапе выбирается (или строится) «эквивалент» технологического процесса, отра-
жающий в математической форме важнейшие его свойства – законы, которым он подчиняется, свя-
зи, присущие составляющим его частям, и т.д. Математическая модель (или ее фрагменты) исследу-
ется теоретическими методами, что позволяет получить важные предварительные знания об объек-
те.
Второй этап – выбор (или разработка) алгоритма для реализации модели на компьютере. Модель
представляется в форме, удобной для применения численных методов, определяется последователь-
ность вычислительных и логических операций, которые нужно произвести, чтобы найти искомые вели-
чины с заданной точностью.
Вычислительные алгоритмы не должны искажать основные свойства модели и, следовательно, ис-
ходного технологического процесса, быть экономичными и адаптирующимися к особенностям решае-
мых задач и используемых компьютеров.
На третьем этапе создаются программы, «переводящие» модель и алгоритм на доступный ком-
пьютеру язык. К ним также предъявляются требования экономичности и адаптивности. Их можно

Страницы