Разработка математического, алгоритмического и программного обеспечения для имитационного моделирования микроструктуры керна

• Автор: Мизгулин, Вячеслав Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.11, 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 96 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 ПРОБЛЕМАТИКА РАЗРАБОТКИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО, АЛГОРИТМИЧЕСКОГО И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ КЕРНА
1.1 Литературно-аналитический обзор
1Л Л Методы исследования микроструктуры порового пространства керна
1Л.2 Математическое и алгоритмическое обеспечение для имитационного
моделирования микроструктуры керна
1Л.З Программное обеспечение для имитационного моделирования
микроструктуры керна
1.2 Работа с прототипами и уточнение задач исследования
1.3 Результаты и выводы по главе
2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ КЕРНА
2.1 Моделирование уплотнения упаковки сферополиэдров
2.2 Сравнение модельного сечения микроструктуры керна с реальным шлифом
2.3 Модель морфотипа
2.4 Генерация и проверка гипотез о морфотипе
2.5 Результаты и выводы по главе
3 ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ ДЛЯ ВЕРИФИКАЦИИ И НАСТРОЙКИ ПРЕДЛОЖЕННЫХ МОДЕЛЕЙ И АЛГОРИТМОВ
3.1 Верификация алгоритма моделирования уплотненной упаковки сферополиэдров

3.1.1 Проверка прототипа
3.1.2 Анализ объемных характеристик
3.1.3 Анализ плоских характеристик
3.1.4 Анализ фактора удлинения

3.2 Верификация алгоритма сравнения модельных сечений микроструктуры керна с реальным шлифом
3.3 Верификация и настройка алгоритма генерации и проверки гипотез о морфотипе
3.3.1 Регрессионный анализ
3.3.2 Применение метода Монте-Карло
3.4 Результаты и выводы по главе
4 РАЗРАБОТКА И АПРОБАЦИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ
ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ КЕРНА
4.1 Структурно-концептуальная схема программного комплекса
4.2 Структура программного комплекса
4.3 Архитектура системы и ее обоснование
4.4 Инженерная реализация
4.5 Верификация АСИМ МК
4.6 Получение исходных данных для апробации
4.7 Результаты апробации
4.8 Характеристики функционирования
4.9 Результаты и выводы по главе
Заключение
Библиографический список
Приложения
Приложение
Приложение
Приложение
Введение
Актуальность темы
Математическое, алгоритмическое и программное обеспечение для имитационного моделирования активно развивается зарубежными и отечественными научными школами. Причиной популяризации данного направления исследований является высокая сложность реальных объектов, свойства и поведение которых необходимо описывать и прогнозировать, чтобы выстраивать затем эффективные системы управления и автоматизации. Современные системы имитационного моделирования часто используют технологии распределенной обработки больших данных. Работы, посвященные балансировке нагрузки на распределенные компьютерные сети, периодически публикуются ведущими научными коллективами по всему миру. В связи с появлением множества распределенных вычислительных систем, приобрели особенную актуальность задачи удаленной визуализации больших данных и автоматизации удаленных рабочих мест.
Имитационному моделированию микроструктуры керна в основном посвящены работы зарубежных ученых (М. Blunt, Р. Oren, S. Bakke, F. Dullien, R. Hazlett, S. Torquato, M. Pilotti, P. Levitz, J. Koplik, A. Payatakes и др.). Несмотря на то, что имитационное моделирование микроструктуры керна применяется на практике уже более 2Ü лет, остается ряд недостаточно изученных вопросов. Нет устоявшегося подхода к описанию микрогеометрии норового пространства. Не известны закономерности между распределениями геометрических характеристик микрочастиц, измеряемых на шлифах, и реальными (объемными) распределениями соответствующих характеристик микрочастиц. Построение и анализ имитационных моделей микроструктуры образцов керна требует мощной аппаратной поддержки, что осложняет развитие данного направления. В связи с этим актуальна как в научном, так и в практическом плане разработка алгоритмов и программного обеспечения для имитационного моделирования микроструктуры керна.
Работа выполнена при поддержке:
• федеральных целевых программ: «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007— 2013 годы», «Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008-2011 годы»;
• фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере;

преобладании образующего радиуса сферополиэдра над образующими вендорами (рис 13). Фактор удлинения, измеренный на сечении, наоборот - падаеі, чіо ірсбуеі дополнительного объяснения.

5 О 7^ я

о си

Рис. 13. Зависимость среднего фактора удлинения сфероцилиндров о і целевой
пористости.
О 0 1 0 2 0 3 0 4 0 '
Пористость в долях
Сравним распределения фактора удлинения для упаковок сфероцилиндров до и после дилатации (рис. 14). Действительно, наблюдается сдвиг распределения влево при снижении пористосш. Причина можеі заключайся в юм. чю даже небо іьшая деформация наиболее округлых частиц существенно сказывается на общей сіаіисшкс
0 4 0 6 0 я
21) Фактор дчинення
ОКп=и Ш,п=0 -I

Рис. 14. Распределения фактора удлинения для упаковок сфероцилиндров до и после
дилатации
При дилатации упаковки отклонение 30 фактора удлинения лишь уменьшается за счет приближения к единице Однако отклонение 20 факлора удлинения имсе1 минимум