Суббота, 18.08.2018, 15:27
Главная
· RSS
Меню сайта
Наш опрос
Применяете ли Вы информационные технологии в своей профессиональной деятельности?
Всего ответов: 315
Статистика
 Работа секций
Главная » Статьи » 2014 » Разработка и применение информационных технологий в образовательном процессе: проблемы и перспективы

ПРОГРАММНО-ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ОБРАЗОВАНИИ

Сидоров О.Ю.,
НТИ (ф) «Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина», 
г. Нижний Тагил, Россия

ПРОГРАММНО-ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ОБРАЗОВАНИИ

Развитие профессионального технологического образования, отвечающего современным требованиям науки и техники, предполагает наличие у обучаемого целостной системы взаимосвязанных понятий, отражающих последовательность и логику научных знаний, а также практических навыков для описания процессов, протекающих в производственных объектах.

Для успешного преподавания сложных технологических процессов необходимо использовать различные виды наглядности. В связи с этим важным является не только получение верного с точки зрения математики результата, но наглядное их представление.

Подготовка специалистов, для создания программно-информационного обеспечения в технологическом образовании предполагает глубокие знания в различных областях: математике, физике, информатике, педагогике.

В качестве наглядного примера применения широкого комплекса компетенций для подготовки специалиста профессионального технологического образования приведенопрограммное обеспечение моделирования электромагнитного, гидродинамического, температурного и концентрационного полей устройства металлургического назначения. Использование такого программного обеспечения позволит наглядно изучать влияние конструктивных характеристик рассматриваемого устройства на его технологические характеристики.

Разработанный комплексвключает программы, одни из которых обеспечивают вычислительные алгоритмы, другие – управляют данными и результатами. Вычислительные программы были реализованы на Фортране (Fortran), управляющие – на Делфи (Delphi).

1.Формирование области моделирования. Область моделирования определится постепенно по мере описания программных средств. Важным первым шагом является автоматическое формирование геометрических, физических и электромагнитных характеристик области моделирования. На рис.1 показана форма для задания геометрических размеров устройства: радиус области жидкого сплава, толщины стенки тигля, количество их разбиений.


На рис.2 показана форма для задания геометрии зубцово-пазовой зоны для выбранного типа обмотки. Параметры выбираются так, чтобы получилось полюсное деление кратное . После задания данных на первой и второй закладках необходимо записать их в файл для дальнейшего использования. Это делается с помощью последовательного нажатия кнопок  Данные для постр. КЭ и Построить КЭ. Результаты формирования геометрии конечных элементов и зубцово-пазовой зоны можно посмотреть на закладках Изображение всей области (рис.3) и  Конструктивная область.

Также на рис.3 имеется возможность прорисовать разные области различными цветами, а также показать граничные узлы для различных взаимосвязанных задач.



На закладке Конструктивная область области с различными свойствами показываются разным цветом (синий – жидкий сплав; желтый – тигель; голубой – воздушный зазор; черный – магнитопровод). Кроме того, разными цветами показаны фазные обмотки с учетом направления протекающих в них токов.

После нажатия кнопки Свойства областей  загружается соответствующая форма с двумя закладками: Электромагнитные данные (рис.4) и VTCданные (рис.5). Следует иметь в виду, что вычислительные параметры могут быть скорректированы по ходу вычислений, а свойства нет. Все данные задаются в системе СИ. После ввода или изменения параметров необходимо нажать кнопку Запись данных на обеих закладках

2.Проведение вычислений и просмотр результатов. После ввода и записи данных переходим к вычислениям. Для этого закрываем текущую форму, переходим на основную форму программыи нажимаем кнопку Вычисления и результаты. В результате загружается форма для проведения взаимосвязанных расчетов.

Особенности вычислений следующие:

  • пользователь сам определяет последовательность вычислений, последовательно нажимая кнопку Вычисления на соответствующих закладках;
  • электромагнитное поле считается стационарным и порожденным синусоидальными токами первичной обмотки; такое положение является следствием того, что электромагнитные процессы приходят к установившемуся режиму за доли секунд;
  • гидродинамическое, температурное и концентрационное поля рассматриваются в зависимости от времени.

Расчет электромагнитного поля

Активизируем закладку Электромагнитное поле (рис.6) и нажимаем кнопку Вычислить. В результате загружается внешняя фортран-программа, проводящая соответствующие вычисления. Для просмотра результатов ее работы необходимо нажать кнопку Загрузить граф. данные , затем выбираем необходимую функцию (магнитная индукция, плотность электромагнитных сил и др.), количество графиков, величины R1, R2, R3, R4 и, наконец, нажимаем кнопку Построить график. Примеры графических данных для индукции и электромагнитных сил показаны на рис.6-7. Просмотр текстовых результатов можно провести нажав кнопку Текстовые результаты.

Расчет гидродинамического поля

Активизируем закладку Поле скорости (рис.8) и проводим действия, аналогичные при расчете электромагнитного поля. Результаты вычислений можно просмотреть в двух видах: в виде поля скорости (рис.8) и в виде эпюры скорости в выбранном сечении. Перед проведением вычислений можно изменить вычислительные параметры. Для этого необходимо нажать копку Изменить вычисл. параметры и в появившуюся форму (см.рис.9) занести новые данные.


Расчет температурного и концентрационного полей

Активизируем закладку Температура и концентрация (рис.10) и проводим действия, аналогичные при расчете гидродинамического поля. Результаты вычислений можно просмотреть в виде распределения концентрации примеси (рис.10), температуры (рис.11) или количества твердой фазы в выбранном сечении. Перед проведением вычислений можно изменить вычислительные параметры. Для этого необходимо нажать копку Изменить вычисл. параметры и появившеюся форму (аналогично рис.9) занести новые данные.



Наглядное представление о распределении примеси и твердой фазы в области моделирования можно посмотреть на закладке Температ. и концентр. динамика (рис.12, рис.13). Области с разным содержанием выбранного свойства показываются различными цветами.

Категория: Разработка и применение информационных технологий в образовательном процессе: проблемы и перспективы | Добавил: grebnevaDM (09.02.2014)
Просмотров: 334
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Copyright E. I. © 2018
Поиск
Друзья сайта
  • Официальный блог
  • Сообщество uCoz
  • FAQ по системе
  • Инструкции для uCoz
  • Научное Агентство ВАКИЗДАТ
  • журнал "Школа будущего"
  • Бесплатный хостинг uCoz