ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. СВЕДЕНИЯ О СВС И МЕТОДАХ ИССЛЕДОВАНИЯ 7
1.1. Определение СВС и описание процесса 7
1.2. Математическая модель 11
1.3. Метод сеток 12
1.4. Плотная упаковка равных сфер 15
ГЛАВА 2. АЛГОРИТМИЗАЦИЯ ПРОГРАММНОГО МОДУЛЯ
ГЕНЕРАЦИИ ЧАСТИЦ И СЕТКИ 22
2.1. Конечно - разностные аппроксимации производных 22
2.2. Алгоритм и блок - схема генерации упаковки и генерации сетки 22
ГЛАВА 3. РЕАЛИЗАЦИЯ И ТЕСТИРОВАНИЕ ПРОГРАММНЫХ
МОДУЛЕЙ 32
3.1. Выбор языка программирования и среды разработки. 32
3.2. Тестирование программ 33
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 36
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 37
ПРИЛОЖЕНИЕ
Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) является одним из наиболее перспективных направлений современного материаловедения. Продукты, синтезируемые указанным методом характеризуются набором оптимальных эффективных свойств, которые достигаются наличием в структуре продукта фаз с взаимодополняющими комплексами физико - химических, механических и иных параметров. Среди достоинств можно выделить низкое энергопотребление, так как процесс синтеза проходит самостоятельно из-за теплопередачи от слоя к слою, также можно выделить относительно низкую материальную затрату, экологическую безопасность. С помощью СВС можно получить большое количество материалов с различными свойствами, такие как пористые материалы, порошки, наплавки, покрытия и так далее, где в дальнейшем могут использоваться во многих отраслях промышленности, такие как металлургия, электроника, электротехника, машиностроение, медицина.
Исходными материалами могут быть смеси порошков, гибридные системы твердое - газ, твердое - жидкость и другие. При СВ - синтезе происходит нагрев материалов (послойное горение, тепловой взрыв), где далее тепло переходит от слоя к слою посредством теплопередачи
Для исследования протекания процесса СВ-синтеза и управления им, расчет оптимальных условий синтеза осуществляют экспериментальную диагностику СВС.
Одним из методов для исследования может служить способ изучения и моделирования процессов - вычислительный эксперимент. В этом методе СВС-систему рассматривают как нелинейную среду, тогда можно построить нелинейную математическую модель, которую определяют уравнением теплопроводности, уравнением кинетики и диаграммой состояния. Решение этих уравнений с помощью сеточных схем позволяет получать информацию о структуре волны горения и о продуктах СВ-синтеза. Но в связи с тем, что процесс вычислений различными методами довольно трудоемкий, были созданы программные модули, которые помогают минимизировать временные и материальные затраты, так как не приходится производить эксперименты в реальности.
Таким образом, целью является проектирование программного модуля для формирования структур данных расчетной области в сеточных расчетах уравнений процесса СВС.
Для достижения цели необходимо решить следующие задачи:
1. обзор и анализ научной литературы и публикаций;
2. постановка задачи и разработка алгоритмов моделирования СВ- синтеза;
3. программная реализация алгоритмов моделирования СВ-синтеза.
В ходе выполнения выпускной квалификационной работы были достигнуты поставленные задачи, именно был произведен обзор научных статей и публикаций на данную тему, обзор на процесс СВС, методы исследования и его основы.
Также в результате был разработан алгоритм генерации мезоячеек и алгоритм их распределение по 3 - х мерной сетке, где по итогу результат выводится с помощью Gnuplot.
Реализация и тестирование проходило на языке C++ в среде разработки Microsoft Visual Studio.
В итоге на выходе 1 - го модуля мы получаем текстовый файл с частицами со своими параметрами (координаты, радиус и номер частицы). На выходе 2 - го модуля мы изображение частиц никеля и алюминия в 3 - х мерной сетке в виде закрашенных точек.
Все цели и задачи работы были выполнены
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
