Лабораторная физическая установка. Курсач. Курсовой проект тема Лабораторная физическая установка Учебная дисциплина Проектирование и моделирование физических установок
 Скачать 6.9 Mb.
|
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
ВВЕДЕНИЕВ современных условиях военно-политической обстановки в мире образовалась сложная структура, в которой тесно взаимодействуют между собой многие государства. При этом, одной из основных задач такого взаимодействия для каждого государства является сохранение своей безопасности и отстаивание национальных интересов. Одним их основных сдерживающих факторов, обеспечивающих безопасность государства, является разработка новых видов вооружения. Так, по словам Президента Российской Федерации, сегодня основной упор ставится на оружие, действие которого основано на новых физических принципах [1]: «Именно такие виды оружия в ближайшие десятилетия, практически весь 21 век, будут во многом определять потенциал российской армии и флота». Создание и эффективная эксплуатация таких образцов невозможна без качественной научной подготовки исследователей, конструкторов и операторов. Также, согласно Стратегии национальной безопасности Российской Федерации, обеспечение национальных интересов осуществляется посредством реализации стратегических национальных приоритетов, одним из которых является приоритет в области науки, технологий и образования [2]. Для реализации данного приоритета необходимо решить задачи по формированию системы фундаментальных и прикладных научных исследований и, что не менее важно, повысить качество подготовки научных работников и инженеров, тем самым обеспечить развитие науки и образования в стране [3]. Для качественного обеспечения данных задач необходимо создавать новые лабораторные стенды и модернизировать уже имеющиеся. Следовательно, вопросы создания и введения в учебный процесс лабораторных установок для исследований процессов распространения и взаимодействия ЛИ с веществом в целях повышения уровня подготовки инженеров и научных сотрудников являются актуальными. Объект исследований – учебно-научная деятельность инженеров и научных сотрудников в процессе подготовки. Предмет исследований – лабораторная физическая установка, отвечающая вопросам качественного повышения уровня подготовки кадров, описанным в Стратегии национальной безопасности РФ. Цель курсового проекта – улучшить качество подготовки инженеров и научных сотрудников. Основная задача курсового проекта – разработать 3D-модель лабораторной ФУ, позволяющей эффективно проводить как учебные занятия, так и научные исследования. В работе использованы такие методы научных исследований, как анализ, моделирование и синтез: анализ – на этапе исследований условий функционирования лабораторных ФУ; математическое моделирование – на этапе теоретических исследований параметров функционирования лабораторных ФУ; программное моделирование – на этапе реализации разработанной математической модели на языке программирования С++; синтез – на этапе разработки предложений по применению полученной лабораторной ФУ в целях повышения качества подготовки кадров. Исследованию вопросов повышения качества подготовки инженеров и научных сотрудников посвящен ряд отечественных работ [4, 5]. Основное внимание авторами указанных работ уделялось непосредственно личностным и социальным качествам выпускников. Данный курсовой проект призван дополнить данную область исследований с точки зрения обеспеченности учебных и исследовательских институтов соответствующей материальной базой для создания необходимых условий проведения учебно-научного процесса. Теоретическая значимость работы заключается в развитии методов математического, программного и 3D-моделирования лабораторных ФУ. Практическая значимость работы заключается в возможности использования полученных результатов: при проектировании и внедрении в учебно-научный процесс рабочей лаборатории с ФУ; при подготовке учебных занятий с использованием лабораторных ФУ. В рамках первого раздела курсового проекта проанализированы меры по обеспечению безопасных условий эксплуатации ФУ согласно требованиям нормативно-технических документов [6]. Результаты анализа показали, что: нарушения требований безопасности при эксплуатации ФУ могут повлечь многие патологии, которые для ФУ дальнего ИК-диапазона в основном заключаются в ожогах кожи и роговицы глаза; ФУ с требуемыми значениями параметров (CO2-лазер, энергия пучка – 7,7 Дж) для проведения испытаний на плавление и разрушение будет иметь 4-й класс опасности, следовательно, при проектировании необходимо уделить особое внимание на создание безопасных условий труда; все усилия, направленные на обеспечение безопасности персонала, окажутся бессмысленными при незнании или невыполнении требований безопасности персоналом. Первый раздел завершается постановкой частных задач: разработать математическую модель функционирования лабораторной ФУ; разработать программную модель функционирования лабораторной ФУ; разработать предложения по практическому применению результатов проектирования. В рамках второго раздела курсового проекта проведено математическое и программное моделирование функционирования лабораторных ФУ дальнего ИК-диапазона. Результаты теоретических расчетов показали, что: разработанная математическая модель функционирования лабораторных ФУ дальнего ИК-диапазона (на базе СО2-лазера) обеспечивает возможность проведения количественной и качественной оценки энергетических характеристик ФУ и их оптических схем при использовании их по назначению и получение корректных результатов; заданные значения параметров лабораторной ФУ позволяют достичь на поверхности образца плотности мощности 1,4 ГВт/м2, которая обеспечивает создание условий для испарения образца; разработанная программная модель обеспечивает автоматизацию и ускорение расчетов при сохранении требуемого уровня точности; обе модели обеспечивают возможность вариации получаемых конечных значений плотности мощности путем изменения количества оптических фильтров; обе модели имеют направления для дальнейшего совершенствования, например, путем уменьшения количества принятых допущений в целях повышения точности получаемых результатов. В рамках третьего раздела курсового проекта проведено 3D-моделирование ФУ на базе СО2-лазера и эксплуатационного окружения, а также разработаны конкретные предложения по применению полученных результатов в учебной и научной деятельности. |