ОТЧЁТ О НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЕ Передовые цифровые, интеллектуальные технологии в моделировании, проектировании и управлении Стратегический проект № 3 (промежуточный, этап 3) Программа развития СПбГМТУ в рамках реализации программы стратегического академического лидерства «‎Приоритет-2030»‎ Соглашение № 075-15-2023-235 от 13.02.2023

Программа развития ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный морской технический университет» направлена на содействие увеличению вклада в достижение национальных целей развития на период до 2030 года. Стратегический проект № 3 «Передовые цифровые, интеллектуальные технологии в моделировании, проектировании и управлении» реализуется в русле двух приоритетных направлений Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации: а) переход к передовым цифровым, интеллектуальным производственным технологиям, роботизированным системам, новым материалам и способам конструирования, создание систем обработки больших объёмов данных, машинного обучения и искусственного интеллекта; e) связанность территории Российской Федерации за счёт создания интеллектуальных транспортных и телекоммуникационных систем, а также занятия и удержания лидерских позиций в создании международных транспортно-логистических систем, освоении и использовании космического и воздушного пространства, Мирового океана, Арктики и Антарктики. Задачи стратегического проекта № 3 «Передовые цифровые, интеллектуальные технологии в моделировании, проектировании и управлении» реализуются в рамках четырёх основных проектов. В рамках выполненных в 2023 году работ получены следующие значимые научные результаты: В рамках НИР «Развитие цифровых технологий проектирования и управления с применением технологий искусственного интеллекта и машинного обучения» - Реализованы скрипты для синхронной съёмки 2 камер, разбиения изображения на множество изображений меньшего размера и сшивание маленьких изображений в большое. - Проведены тесты по оценке глубины сцены с помощью алгоритмов. - Описана калибровка датчиков IMU, камер и пространственная временная калибровка параметров камеры относительно датчиков IMU. - Представлена структура предложенного монокулярного визуально-инерциального оценщика. В рамках НИР «Интенсификация аэрогидродинамических и теплофизических процессов в двигательных установках, теплообменниках, на основе разрабатываемых энергоэффективных структурированных поверхностей» - Дан генезис аномальной интенсификации отрывного течения и теплообмена в канавках на пластине и стенке узкого канала, продемонстрированы диапазоны изменения углов наклона, глубин и длин канавок, плотности их нанесения, чисел Рейнольдса, при которых наблюдается это явление. - Установлено, что экстраординарные перепады статического давления в единичной наклонной канавке на пластине при её турбулентном обтекании воздухом связаны с ультравысокими абсолютными величинами относительного трения порядка 1.5–2 в срединном сечении на дне канавки при углах наклона от 35 до 70о. При этом экстремальные величины скоростей возвратного и вторичного закрученного течения в канавке оказываются сопоставимыми со скоростью набегающего потока. - Продемонстрировано экспериментально и численно установленное двукратное повышение относительного (по сравнению с плоской стенкой) теплового потока на входном участке дна канавки в срединном продольном сечении в зоне высокоинтенсивных возвратных токов. - Выполнено обоснование локального ускорения ламинарного потока на экспериментальном стенде ФИЦ КазНЦ РАН, сравнивая полученные на цифровом аналоге численные прогнозы с измеренными при Re=1000 профилями продольной составляющей скорости в трех точках 22-ой наклонной канавки в узком канале с 26 двухрядными канавками с расположением \ / на стенке. - Переработан алгоритм сеточного генератора, начата разработка нового препроцессора для пакета VP2/3. В рамках НИР «Математическое и физическое моделирование сложных физических и технических процессов и систем, создание тренажёрных систем» - Разработана система базы данных судна, внедрена система сериализации и десериализации компонентов модели. - Добавлены усовершенствованные модели пропульсивной и рулевой систем, а также модели туннельных подруливающих устройств. - Проведена интеграция библиотеки с программным комплексом «Симулятор поведения судна». В рамках НИР «Создание на базе отечественного программного обеспечения технологии автоматизированного проектирования конструкций корпуса перспективных арктических судов (крупнотоннажных танкеров, газовозов, контейнеровозов» - Рассмотрены методические основы и алгоритмы программного обеспечения для проектирования конструкций ледовых усилений судов ледового плавания на основе требований Правил РМРС и программного обеспечения системы САПР-Корпус. - С использованием методики проверочного расчёта и оптимизационно поискового проектирования рассмотрена постановка задач проектирования конструкций ледовых усилений. - Разработано учебно-методическое обеспечение для подготовки студентов по проблемам проектирования конструкций судов и морских инженерных сооружений с использованием автоматизированной системы САПР-Корпус. - Разработано руководство пользователя автоматизированной системой САПР-Корпус для обеспечения работы российских и иностранных студентов. - Предложены методики и алгоритмы программного обеспечения для проектирования конструкций корпуса судна в соответствии с требованиями к общей прочности, жесткости и устойчивости Правил РМРС и МАКО. В рамках НИР «Разработка подсистем проектирования и инженерного анализа как элементов цифровой платформы для оценки внутренних реакций деформирования конструкций из ПКМ с учётом их слоистой структуры» - Разработаны алгоритмы оценки прочностных свойств и анализа напряженно-деформированного состояния конструкций из ПКМ на основе теории ламинатов с учетом моделей микромеханики композитов. - Разработан алгоритм оценки физико-механических свойств трансверсально изотропных композитов на основе методов искусственного интеллекта. - Разработаны математические модели проведения виртуального эксперимента по испытанию образцов из композитных материалов и по учёту различных видов дефектов, возникающих в структуре материала как при производстве, так и во время эксплуатации. - Предложена методика эффективного выбора материалов и формы поперечного сечения конструкций из полимерных композиционных материалов. Практическая реализация методики продемонстрирована на примере выбора оптимального материала и формы сечения для композитной балки. Проведен сравнительный анализ трех вариантов по критериям жесткости, прочности, массы и стоимости с учетом особенностей материалов и технологий. - Рассмотрен новый подход к задаче моделирования механического поведения композиционных материалов с применением представительного объёмного элемента, основанный на модификации многомасштабного метода конечных элементов. - Разработана процедура построения аффинной редуцированной модели и алгоритм её последовательного усложнения путём добавления контрольных точек, позволяющий ускорить вычисления в десятки тысяч раз при сохранении приемлемой точности моделирования представительного объёмного элемента.