X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

Все больший объем в учебном процессе технических ВУЗов занимает изучение расчетных программных комплексов (ПК). Неудивительно, ведь они охватили широкий спектр науки и техники (от механики сплошной среды до электромагнетизма). Современные программные продукты расширяют возможности инженеров и исследователей, позволяют снизить объем экспериментальных работ. Однако они обладают и некоторыми недостатками, о которых нужно помнить при их изучении.

Рассмотрим основные преимущества применения современных ПК.

В первую очередь они позволяют выполнить объем работ непосильный человеку. Компьютер будет считать задачу и днем и ночью, в течении нескольких недель или месяцев. При хорошо отлаженном программном коде, исключается возможность совершения ошибок, что свойственно человеку.

Кроме того, современные ПК повышают детализацию расчетных исследований. Например, можно учесть больше особенностей конструкции при проведении прочностных расчетов. В то время как большинство аналитических и эмпирических зависимостей применимы лишь для сильно упрощенных и обобщенных задач (хотя и имеют фундаментальное значение и определяют физическую картину рабочих процессов).

Большим преимуществом является возможность решения междисциплинарных задач. Например, результаты газодинамических и тепловых расчетов используются в качестве граничных условий для прочностной оценки.

Появляется возможность автоматической оптимизации исследуемого объекта по интересующим (целевым) параметрам. Например, КПД турбины или запас прочности. Оптимизации может подвергаться как конструкция, так и режимы и условия работы проектируемого изделия.

Имеются широкие возможности по обработке расчетных данных. Современные средства визуализации позволяют получить контурное и векторное распределение параметров, сделать анимацию физического процесса. Появляется возможность «заглянуть внутрь» исследуемого объекта (рисунок 1).

Рисунок 1 – Векторное распределение скоростей в горелке

Первым недостатком коммерческих ПК является их высокая стоимость. Кроме того, даже при наличии лицензии на программный продукт, для проведения серьезных расчетов, необходимо обладать соответствующими вычислительными мощностями (суперкомпьютерами, расчетными кластерами).

Во вторых можно отметить «закрытость» коммерческих ПК – нет доступа к исходному коду. Пользователь может выбирать только те расчетные модели, которые заложены в программном продукте. Ограничены возможности по модификации расчетных моделей и созданию новых.

Указанными выше недостатками не обладают открытые ПК. Однако, они сложны в освоении и менее популярны (по ним мало информации).

Третья проблем комплексная. В нее входят: неосознанное использование ПК и несовершенство расчетных моделей.

Расчетные модели, заложенные в ПК, всегда строятся на основании определенных предположений и допущений. В ряде случаев это ведет к существенной потери точности вычислений. Поэтому пользователь должен четко знать о таких «особенностях». Однако, нередки случаи, когда студент, проводит сложнейшие расчеты с помощью ПК, при этом неясно понимает физическую картину происходящего и не знает базовых концепций, заложенных в расчетах. Для эффективного пользования ПК все также необходимы знания теории рабочих процессов и фундаментальных дисциплин.

Таким образом, современные ПК существенно расширяют возможности инженеров и исследователей, но не заменяют теорию рабочих процессов и эксперименты, а дополняют их.

Код для цитирования: Скопировать