В.М. Бродянский, Ю.М. Синявский.
Основы методики проектирования криогенных установок

3.3. Математическое обеспечение

До недавнего времени анализ альтернатив и расчет конкретной криогенной системы включая поиск оптимума по принятой целевой функции, проводился сначала посредством ручного счета; а затем с использованием ЭВМ. Характерная особенность этих расчетов (как ручного, так и на ЭВМ) состояла в том, что они велись методом прямого перебора вариантов заданной схемы. Поэтому ЭВМ увеличивали лишь скорость получения результатов, но общий подход в целом повторял ручной счет. Программы на ЭВМ составлялись под один конкретный тип системы заданный заказчиком или выбранный разработчиком в значительной степени на основе своего опыта или даже интуитивно. Это существенно ограничивало возможность многократного использования отработанных программ и вело в ряде случаев к неоправданно высоким затратам при расчете. В результате ЭВМ очень часто использовались как «большие арифмометры».

Современный подход к проектированию технических систем, натравленный на существенное сокращение времени поиска оптимальной схемы и ее расчета, характеризуется переходом от вариантных расчетов к методам синтеза и направленного поиска оптимума. При таком подходе используются не только быстродействие, но и широкие логические возможности ЭВМ, причем натравлены они на реализацию расчета и оптимизацию схем сложной структуры относящихся не к одной системе, а к целому классу систем. Наряду с этим, естественно, не исключается необходимость и в проведении большого числа относительно тривиальных расчетов, например при определении конструктивных размеров. Объем таких расчетов достаточно велик.

В связи с этим современное математическое обеспечение развивается в двух направлениях.

Первое из них - разработка пакета типовых программ для решения отдельных важных, но все-таки частных задач, связанных с проектированием технических систем определенного функционального назначения. В области криогенной техники - это программы расчета теплофизических свойств криоагентов, технологических и конструктивных расчетов отдельных машин и аппаратов, например детандеров, теплообменников, ректификационных колонн, блоков очистки, криотрубопроводов и т. д.

Второе направление - создание эвристических алгоритмов как основы автоматизированных систем проектирования, посредством которых могут быть решены задачи всестороннего анализа и оптимального синтеза структур большой группы (класса) систем. Очевидно, что эта задача более сложна, чем первая, однако в ряде организаций она уже успешно решается путем объединения усилий математиков и высококвалифицированных специалистов в конкретной отрасли техники, в частности криогенной, имеющих не только хорошую физико-математическую подготовку, но и овладевших методами инженерного мышления и системного проектирования.

Следующая страница: 3.4. Экспериментально-производственная база