|
Принятые статьи
Visualization of surface flow with different roughness coefficients
Win Thu, D. V. Ilin, N. M. Skornyakova
Принято: 2021-07-30
Аннотация
The work purpose is to determine the impact of a rough surface on the airflow around it, depending on the degree of the surface roughness.
The experimental research of the process of air stream flowing around samples of flat and rough surfaces has been performed. The experimental results have been compared with theoretical ones obtained by executing a simulation of the considered process which is based on RANS equations.
Investigation of the jet liquid flows structure by multicolor Particle Image Velocimetry
S. S. Usmanova, A. V. Kuchmenko, N. M. Skornyakova, M. V. Sapronov
Принято: 2021-07-30
Аннотация
The work aim was to find out the possibility of using multicolor particle image velocimetry for the diagnosis of jet liquid flows. The main difference between this method and particle image velocimetry is that three laser planes of different wavelengths located at a short distance from each other are used as probing radiation. This modification allows obtaining information about the flow structure simultaneously in three different planes. A jet liquid stream from a sprayer has been considered as a research object. As a result, a laboratory setup was assembled and a series of experiments were carried out. The paper presents examples of experimental images, the processing result, describes its algorithm, and also estimates the accuracy of the data obtained.
Дендрограммы в региональном социально-экономическом анализе: интерпретация и верификация
В.И. Блануца
Принято: 2021-07-25
Аннотация
В последнее десятилетие вырос интерес к региональному социально-экономическому анализу. Для визуализации его результатов используются различные инструменты. Одним из них является дендрограмма. Однако в мировой науке отсутствует обобщение опыта применения дендрограмм для отображения последовательности объединения регионов в социально-экономические кластеры. Поэтому целью нашего исследования стало обобщение такого опыта с акцентом на интерпретацию и верификацию дендрограмм. На основе восьми библиографических баз данных с помощью специального алгоритма семантического поиска выявлено более восьмидесяти журнальных статей, опубликованных во всем мире в последние два десятилетия. В этих статьях размещены сто тридцать дендрограмм. Их анализ показал, что основным назначением древовидных диаграмм является фиксация последовательности объединения регионов в кластеры и обоснование количества кластеров. Предложено два новых вида интерпретации дендрограмм – выделение ядер в кластерах и определение уровня социально-экономической сплоченности кластеров. Для проверки обоснованности определения количества кластеров предложен авторский алгоритм выявления оптимального варианта кластеризации, опирающийся на представление о сложности дерева в теории графов. Перечислены десять основных проблем визуализации результатов регионального социально-экономического анализа с помощью дендрограмм.
Determination of the parameters of a vortex ring with an air core in a liquid by computer processing of video images
E.A. Chashnikov, V.V. Nikulin
Принято: 2021-07-23
Аннотация
The aim of this work is to study vortex rings with high buoyancy. Due to the vertical upward injection of a pulsed air jet into water, an air ring is formed, the shape of which is close to a torus, but not stationary in time and inhomogeneous in space. To compare experiments with theory, it is necessary to know the average geometric sizes of the ring. An autonomous method for processing vortex ring’s video images obtained from two mutually perpendicular directions: from the side and from above, has been developed in the Matlab. The proposed technique can be ported to other programming languages and allows to measure dependences of the distance travelled, the core mean radius, the core cross-section mean radius and core volume on time by defining the visual boundaries of the ring from both directions. The technique does not depend on the background uniformity. Necessary condition is a leap in the intensity of the black-and-white image between the background and the entire ring boundary. Visualization was carried out by the shadow image method. The threshold contrast leap in our case was equal to 4. Processing of a colour image is possible after conversion to black and white.
Investigation of artificially induced bag-breakup fragmentation of water surface with optical methods
D.A. Sergeev, A.A. Kandaurov, Yu.I. Troitskaya
Принято: 2021-07-23
Аннотация
Present paper devoted to the investigations with optical methods of the processes of artificially induced bag-breakup type of spray formation phenomenon within wind-wave interaction. Experiments were carried out on the Thermostratified Wind-Wave Tank (TSWiWaT) of the IAP RAS. High-speed video filming with the shadow imaging method demonstrated that it was possible to artificially reproduce all the main stages of this phenomenon, which are also observed for the sporadically occurred ones: inflation of a thin membrane surrounded by a thicker rim, rupture of the membrane leading to the formation of small droplets, fragmentation of the rim with the formation of large droplets. Special processing of the images allowed us to estimate typical lifetimes and sizes of membrane for artificial bag-breakup events which turned out to be close to the same parameters for sporadically occurred ones.
COMPUTER VISUALIZATION OF TURBULENT PARAMETER FIELDS IN A ROUND JET BASED ON LASER DOPPLER AND FIBER OPTICS MEASUREMENTS
V.I. Smirnov
Принято: 2021-07-23
Аннотация
Based on local laser Doppler and fiber-optic anemometric (LDA and FOA) measurements, a computer visualization of the fields of turbulence parameters in an axisymmetric submerged fluid jet flow at Reynolds number 15,000 was performed by the parametric identification method. The scheme of the FOA measurement, the instrument function of the FOA and the problem of its elimination are considered. Formulas for calculating the first four moments of the two-dimensional probability density of turbulent pulsations of the local velocity are given, taking into account instrument distortions. Simple parametric models are proposed to describe the fields of turbulence parameters in an axisymmetric jet flow. On this basis, the patterns of the average velocity field, the turbulence intensity field, and the shear stress field are reconstructed. Estimates of the coefficients of asymmetry and kurtosis of the probability density function of the local velocity are obtained based on calculations of the higher statistical moments of turbulent pulsations of the local velocity. The results of measurements of the coefficients of asymmetry and kurtosis indicate deviations of the velocity pulsation statistics from the normal law, even for axial regions at long distances from the nozzle. This may be due to the presence of coherent vortex structures in the flow and intermittency. In the peripheral areas, return flows can also affect, caused by the peculiarities of the geometry of the cuvette and its final dimensions. The presented results of quantitative visualization allow us to calculate the energy dissipation and other integral characteristics of the flow.
Investigation Of Thermal Inhomogeneities In Liquid Using Of A Laser Sheet Refractograms
K.M. Lapitskiy, I.L. Raskovskaya, I.A. Lapitskaya, E.B. Badamshina
Принято: 2021-07-19
Аннотация
The possibility of the computer-laser refraction method application for investigation thermal inhomogeneities in liquids is demonstrated. A technique for direct task solution concerning refraction of a sheet laser sheet beam on inhomogeneities of different structures is considered. The results of modeling the refraction of laser radiation applying the developed numerical algorithm for constructing the trajectories of geometric-optical rays in an inhomogeneous medium are presented. An experimental technique for reconstructing the temperature profile of inhomogeneity in liquid from refractograms is implemented.
Study of the cold test effect on microcirculation by video capillaroscopy
M.V. Volkov, A.S. Machikhin, E.D. Lovchikova, D.D. Khokhlov, I.A. Balandin, A.V. Potemkin, V.S. Galanova, I.V. Danilycheva, I.V. Dorofeeva
Принято: 2021-07-19
Аннотация
The cold stress is one of the main functional tests in the study of the microvascular bed of the skin. An important task is to automate visualization of the capillary network and measurement of microcirculation parameters directly in the local area of inflammation. In this paper, we describe a system developed for non-invasive visualization of the microcirculation and the processing of such images in order to determine the morphological parameters of the capillary network and their changes under external conditions. Proposed approach provides high-quality visualization of the skin microvessels and allows obtaining reliable information about the capillary map. The results of experimental studies are presented. Obtained data may be used for the development of the new methods for detecting hidden hemodynamic disorders and diagnostics of various diseases.
High-Speed Shadowgraphy of the Interaction of an Oblique Shock Wave in a Channel with a Surface Sliding Discharge
I.V. Mursenkova, Yu. Liao, P.Yu. Ulanov, L. Shi
Принято: 2021-07-19
Аннотация
The spatial structure of a supersonic flow with an oblique shock wave is studied experimentally during nanosecond surface sliding discharge initiation in a discharge chamber of a shock tube. An inclined shock wave was generated in a supersonic flow around a small obstacle on the lower wall of the channel. A surface sliding discharge was initiated on the upper wall of the discharge chamber directly in the region of interaction of the inclined shock wave with the boundary layer. High-speed shadowgraphy visualization of the flow field was carried out with a frequency of up to 150,000 frames per second at Mach numbers of flows up to 1.70. The discharge characteristics was recorded at different stages of flow and showed dependence on the type of interaction of the oblique shock wave with the boundary layer. It is established that the shock wave dynamics from the discharge depends on the discharge mode and the flow Mach number. According to the digital shadowgraph image processing, the shock waves generated by the discharge affects the shock-wave structure of the flow during ~ 100 μs.
Методы панорамной визуализации и цифрового анализа теплофизических полей. Обзор.
И.А Знаменская
Принято: 2021-07-17
Аннотация
Работа посвящена обзору современных достижений в области регистрации, обработки, анализа динамических процессов в жидкостях, газах, плазме, многофазных средах, реализующихся в природе и технике. Автор обзора рассматривает как физические основы визуализации потоков, так и основы современных технологий цифровой обработки зарегистрированных изображений. Краткий анализ истории развития методов панорамной визуализации и теплофизических полей перекрывает период полутора столетий. В работах последнего десятилетия в фокусе - методы компьютерной обработки, средства, технологии анализа и распознавания изображений панорамных теплофизических полей, позволяющие получать количественную информацию о потоках. Обзор содержит анализ публикаций, описывающих основные современные методы визуализации потоков: методы основанные на явлении рефракции; использовании электролюминисценции; цифровое трассирование (particle image velocimetry), визуализации поверхностных течений (бароиндикаторные и термоиндикаторные покрытия, жидкие кристаллы; масляные покрытия); Особое внимание уделено методам, использующим кросс-корреляционные алгоритмы обработки изображений. Рассматриваются методы, где этот алгоритм является основным: цифровое трассирование (PIV), теневой фоновый метод (ТФМ), беззасевные теневые методы, термографическое PIV, измерение скорости в вязких покрытиях, микро, томографические модификации PIV и др. Затрагивается актуальная проблема анализа цифровых данных панорамного эксперимента - проблема больших данных. Приводятся примеры использования машинного обучения при анализе больших массивов данных теневой съемки. Рассмотрены некоторые примеры визуализации данных численного моделирования, имитирующих эксперимент.
Analysis and Visualization of the Computational Experiments Results on the Comparative Assessment of OpenFOAM Solvers Accuracy for a Rarefaction Wave Problem
A.E. Bondarev, A.E. Kuvshinnikov
Принято: 2021-07-14
Аннотация
The article is devoted to the analysis and visualization of the generalized computational experiment results on the comparative analysis of the accuracy for a group of open software package OpenFOAM solvers. The basic problem here is the classical problem of the rarefaction wave formation in a flow. This problem has an exact solution which we use as etalon. The generalized computational experiment makes it possible to carry out parametric studies in a grid partition of the region in the space of defining parameters. The construction of a generalized computational experiment is based on the synthesis of mathematical modeling, parallel technologies and visual analytics. As a rule, the results obtained in such an experiment are multidimensional data, on the basis of which the objective functional is constructed, which is the main object of interest of the researcher. In this case, the defining parameters are the input stream Mach number and the flow deflection angle. The deviation from the exact solution calculated in the L1 and L2 norms is considered in the role of the objective functional. For each solver, a parametric problem is solved by varying the Mach number and flow deflection angle. The results obtained represent the dependence of the objective functional on the defining parameters for each solver. The results are presented in visual form as surfaces and in analytical form as polynomials.
Визуализация процессов управления эффективностью деятельности и оценки кадрового потенциала университета
В.Д. Колычев, Н.А. Буданов
Принято: 2021-07-11
Аннотация
Статья посвящена разработке и применению комплекса визуальных аналитических моделей, используемых при управлении эффективностью деятельности на основе ключевых показателей и оценке кадрового потенци-ала Университета с применением комплексного информационно-аналитического инструментария. Актуальность разработки и применения методов визуальной аналитики направлена на повышение эффективности принятия управленческих решений, стратегическое планирование и оценку потенциала роста и развития. Необходимость разработки методов визуаль-ной аналитики в сфере управления эффективностью деятельности обуслов-лена происходящей в настоящее время перенастройкой функционирования крупномасштабных конкурентоспособных высокотехнологичных предприя-тий, ориентированных в первую очередь на усовершенствованную техноло-гию целеполагания и использование современных методов анализа кадро-вого потенциала. В статье представлен набор визуальных моделей, исполь-зуемых для комплексного анализа и оценки эффективности деятельности организации, основанный на использовании набора средств геометрическо-го моделирования, позволяющих применить современный компьютерный инструментарий для демонстрации методов принятия управленческих ре-шений.
Восстановление полей концентрации частиц при визуализации обтекания тел двухфазными потоками
А.А. Желебовский, А.А. Мочалов, А.Ю. Вараксин
Принято: 2021-07-01
Аннотация
Измерение полей концентрации частиц является одной из основных задач изучения обтекания тел двухфазными потоками «газ – твердые частицы». В работе рассмотрены возможности восстановления полей концентрации частиц по идентификации их изображений. Приведена схема экспериментальной установки для изучения структуры нисходящих потоков газа с частицами. Указаны основные параметры экспериментального стенда (геометрия рабочего участка, скорость воздушного потока, расход воздуха, массовый расход частиц). Кратко описан оптический монохромный комплекс регистрации быстропротекающих процессов. Предложена методика обработки экспериментальных снимков, основанная на алгоритме Дж. Кэнни (J. F. Canny). Алгоритм обработки экспериментальных снимков отрабатывался на стеклянных микросферах, использовавшихся в качестве дисперсной фазы. Приведены исходное изображение микросфер и гистограмма их распределения по размерам. Рассмотрены примеры изображений отдельных микросфер в потоке с целью валидации данных. Приведены результаты экспериментального определения поля концентрации микросфер в нисходящем потоке и в окрестности критической точки обтекаемого тела.
Виртуальная реконструкция памятников историко-культурного наследия Водянского городища
И.А. Романова, Н.М. Полубоярова
Принято: 2021-07-01
Аннотация
Сохранение и восстановление памятников исторического наследия имеют особое значение для формирования целостного представления об уровне развития материальной культуры и технологий общества в различные периоды времени. Однако в силу разных причин физическая реконструкция таких объектов не всегда возможна. В таких случаях современные 3D технологии предоставляют широкий спектр инструментов для моделирования. В настоящей работе на примере виртуальной реконструкции соборной мечети Водянского городища продемонстрированы возможности создания рельефа по картам местности и использование в текстурировании фотографий некоторых фрагментов облицовки здания, полученных в результате археологических раскопок. Также приводится опыт моделирования декоративных элементов минарета и входного портала мечети на основании материалов, имеющихся в открытом доступе, и представленных в экспозиции областного краеведческого музея. В основу создания модели положены данные двух типов: достоверные, источником которых служат отчеты о раскопках, а также вероятностные, основанные на анализе архитектурных традиций региона. Виртуальная реконструкция была реализована средствами пакета Blender.
Регистрация перемещения и визуализация поля деформаций цилиндрической оболочки при ее ударно-волновом нагружении
С.И. Герасимов, К.В. Тотышев, Н.А. Трепалов, Р.В. Герасимова
Принято: 2021-07-01
Аннотация
В данной работе продемонстрирована возможность регистрации упругих деформаций и колебаний ствола легкогазовой пушки на основе высокоскоростной видеорегистрации, проведена последующая обработка полученных изображений кросскорреляционным алгоритмом. Применение высокоскоростной видеорегистрации поверхности цилиндрической оболочки и кросскорреляционный анализ полученных изображений позволили определить пространственно-временные зависимости перемещения регистрируемой поверхности и визуализировать поле деформаций. Данная возможность показана на примере высокоскоростной видеорегистрации фрагмента ствола легкогазовой пушки ЛГП-5,6 в процессе выстрела. Зарегистрированы колебания ствола в вертикальном и горизонтальном направлениях, максимальное амплитудное значение которых составило 5 мм. Визуализировано поле продольных упругих деформаций ствола, вызванных прохождением ударника по каналу ствола.
Stand for Remote Development of a Display Visualization System for Civil Aircraft Cockpit
S.V. Andreev, E.Yu. Denisov, I.G. Ryzhova, A.G. Voloboy
Принято: 2021-06-27
Аннотация
The paper presents the original development of the stand for remote creation and debugging of the visualization system for the display of a civil aircraft cockpit. Any visualization system implies the presence of a person for whom it is ultimately intended. Naturally, such presence is necessary for the process of creating and testing the system. However, in the context of the COVID-19 pandemic, access to the premises of scientific institutions is limited. The situation is further complicated by the fact that the development of on-board software must take into account the specifics and be carried out on the target on-board equipment. Therefore, we designed and built a stand which provides remote secure access to the target platform, its remote control and makes possible to see the results of its work. We managed to avoid costly solutions and use a regular desktop PC as an auxiliary control computer. As a result the process of developing a visualization system for the cockpit display is not interrupted even when access to the target platform equipment is restricted.
|
|
|
