Цифровые двойники в металлургии и машиностроении Технологии создания и реализации на производстве
Год издания: 2025
Автор: В. В. Клочай, В. Е. Селезнев, С. Н. Шушурин
Жанр или тематика: научное издание
Издательство: "МАКС Пресс"
ISBN: 978-5-317-07395-4
Язык: Русский
Формат: PDF
Качество: Издательский макет или текст (eBook)
Интерактивное оглавление: Нет
Количество страниц: 416
Описание: В монографии представлены научно-прикладные основы специальной металлургии
и тяжёлого машиностроения, предусматривающие создание и промышленное применение
цифровых двойников в составе виртуальных испытательных стендов (ВИС) наукоёмких
технологических процессов, реализуемых на уникальном промышленном оборудовании.
Привлечение указанных двойников и стендов направлено на эффективное решение производственных задач с повышенным барьером сложности, научное обоснование и оптимальное приложение получаемых результатов.
Ключевыми инструментами решения таких задач являются построение с использованием существующей методологии разработки и применения технологий ВИС, а также
практическая реализация комплекса автоматизированных сопряжённых методов синтеза,
анализа и оптимизации наукоёмких продуктов в виде указанных выше технологических
процессов и промышленного оборудования. Поиск решения проводится на базе ВИС
посредством рекурсивного задействования численного аналитико-имитационного моделирования повышенной точности и численной оптимизации облика и/или поведения цифровых двойников в специально созданной компьютерной среде научно обоснованной виртуальной реальности.
Материал, содержащийся в книге, нашёл своё производственное воплощение при разработке, изготовлении, испытаниях и эксплуатации промышленных газостатов для горячего
изостатического прессования, а также при совершенствовании технологических процессов
промышленной газовой атомизации в ходе вакуумного индукционного газового распыления расплава металла потоками инертного газа в камере с охлаждаемыми стенками.
Монография ориентирована на научных и инженерно-технических специалистов, занимающихся синтезом, анализом или оптимизацией проектных, конструкторских и технологических решений по разработке, выпуску и эксплуатации наукоёмкой продукции металлургии и машиностроения. Представленный в ней материал может оказаться полезным
аспирантам и преподавателям, работающим в области высокоточного компьютерного моделирования для данных отраслей промышленности.
Книга доступна студентам старших курсов технических вузов.
Примеры страниц (скриншоты)
Оглавление
Введение
Список основных используемых сокращений
Основы разработки и совершенствования технологических процессов и промышленного оборудования специальной металлургии и тяжёлого машиностроения с применением цифровых двойников и виртуальных испытательных стендов
Ключевые аспекты создания технологий ВИС для синтеза, анализа и оптимизации наукоёмких технологических процессов и промышленного
оборудования для их реализации
Универсальный алгоритм решения исходной производственной проблемы в специальной металлургии или тяжёлом машиностроении с применением технологий ВИС
Концепция реализации Шага 1 «Вербальное описание постановки обобщённой задачи построения и эксплуатации ВИС для устранения исходной производственной проблемы»
Концепция реализации Шага 2 «Формирование концептуальных моделей для решения исходной производственной проблемы»
Концепция реализации Шага 3 «Построение математических моделей для преодоления исходной производственной проблемы»
Концепция реализации Шага 4 «Компьютерная реализация разработанных математических моделей и методов их численного исследования для решения исходной производственной проблемы»
Концепция реализации Шага 5 «Разработка ВИС для устранения исходной производственной проблемы»
Концепция реализации Шага 6 «Тестирование, верификация и валидация ВИС»
Концепция реализации Шага 7 «Научное планирование виртуальных экспериментов на базе ВИС для решения исходной производственной проблемы»
Концепция реализации Шага 8 «Решение исходной производственной проблемы посредством проведения виртуальных экспериментов на базе ВИС»
Оглавление
Концепция реализации Шага 9 «Внедрение полученных результатов эксплуатации ВИС для устранения исходной производственной проблемы»
Завершающие акценты в изложении универсального алгоритма
Разработка и применение виртуального испытательного стенда физических процессов управляемого функционирования газостата сверхвысокого давления
Вербальное описание постановки обобщённой задачи построения и эксплуатации ВИС физических процессов управляемого функционирования газостата
Формирование концептуальных моделей для решения исходной производственной проблемы
Построение математических моделей для преодоления исходной производственной проблемы
Практический метод моделирования нестационарных физических процессов управляемого функционирования ленточных молибденовых нагревателей с учётом их трёхфазного или однофазного электропитания при осуществлении технологических операций нагрева и изотермической выдержки
Практический метод синтеза алгоритмов оптимального управления безаварийными режимами технологического нагрева содержимого рабочей зоны контейнера газостата и оптимизации её конструктивного исполнения
О построении моделирующего алгоритма
Компьютерная реализация разработанных математических моделей и методов их численного исследования для решения исходной производственной проблемы
Разработка ВИС для устранения исходной производственной проблемы
Тестирование, верификация и валидация ВИС
Научное планирование виртуальных экспериментов на базе ВИС для решния исходной производственной проблемы
Решение исходной производственной проблемы посредством проведения виртуальных экспериментов на базе ВИС
Внедрение полученных результатов эксплуатации ВИС для устранения исходной производственной проблемы
Разработка и применение виртуального испытательного стенда физических процессов образования и механизмов противодействия возникновению сателлитов и агломераций при газовой атомизации металлических расплавов
Вербальное описание постановки обобщённой задачи построения и эксплуатации ВИС физических процессов образования и механизмов противодействия возникновению сателлитов и агломераций
Формирование концептуальных моделей для решения исходной производственной проблемы
Построение математических моделей для преодоления исходной производственной проблемы
Основные имитационные математические модели, применяемые для решения поставленной задачи
Модель нестационарного неизотермического движения многокомпонентной газовой смеси
Адаптация модели движения многокомпонентной газовой смеси к описанию динамики металлогазового факела
Неустранимые погрешности моделирования металлогазового факела в приближении движения многокомпонентной газовой смеси, содержащей металлический туман
Многофазная модель течения металлогазового факела в приближении движения частиц в потоке сплошной среды
Практический метод синтеза, анализа и оптимизации технологических и конструкторских решений для предотвращения возникновения паразитных сателлитов и агломераций при газовой атомизации металлических расплавов
Технология высокоточного компьютерного моделирования физических процессов функционирования металлогазового факела на промышленной установке в классическом газовом приближении (ТВКМ-1)
Технология высокоточного компьютерного моделирования физических процессов функционирования металлогазового факела на промышленной установке в приближении металлического тумана
Технология высокоточного компьютерного моделирования физических процессов функционирования металлогазового факела на промышленной установке в многофазном приближении (ТВКМ-3)
Квинтэссенция подхода к проведению критического сравнительного анализа результатов практического применения ТВКМ-1, ТВКМ-2 и ТВКМ-3
Автоматизированный поиск оптимальных конструкторских или технологических решений по предотвращению возникновения паразитных сателлитов и агломераций при газовой атомизации металлических расплавов (ТВКМ-4)
О построении моделирующего алгоритма
Компьютерная реализация разработанных математических моделей и методов их численного исследования для решения исходной производственной проблемы
Разработка ВИС для устранения исходной производственной проблемы
Тестирование, верификация и валидация ВИС
Научное планирование виртуальных экспериментов на базе ВИС для решения исходной производственной проблемы
Решение исходной производственной проблемы посредством проведения виртуальных экспериментов на базе ВИС
Внедрение полученных результатов эксплуатации ВИС для устранения исходной производственной проблемы
Практический пример численного оценивания эффективности функционирования кольцевого сопла Лаваля в составе формирователя распылительной струи
Практический пример численного оценивания эффективности увеличения диаметра трубы для отвода кристаллизованного металлического порошка до 200 мм
Практические аспекты, влияющие на внедрение технологий виртуальных испытательных стендов в металлургию и машиностроение
Обобщение описанных производственных результатов реализации технологий ВИС на предприятиях специальной металлургии и тяжёлого машиностроения
Ключевые факторы, инициировавшие внедрение технологий ВИС на предприятиях специальной металлургии и тяжёлого машиностроения
Интенсивное развитие традиционных методов численного моделирования для решения задач машиностроительного производства и металлургии
Многолетний опыт успешного применения на производстве расширенной концепции численного моделирования технологических систем
Современный уровень развития методологии автоматизированного проектирования технических изделий и технологических процессов
Существующий положительный опыт разработки и применения цифровых двойников в металлургии
Накопленный опыт разработки и применения цифровых двойников в машиностроении
Сложившиеся тенденции в развитии современных промышленных предприятий, способствующие развитию и внедрению цифровых двойников
Преимущества и риски применения технологий ВИС в производственной практике
Об оценке экономической эффективности внедрения технологий ВИС
Краткая информация об оценках состояния и прогнозах развития мировых рынков технологий цифровых двойников
Заключение
Список используемых публикаций
