Работа посвящена вопросам реализации разработанной авторами математической модели дыхательной системы человека, предназначенной для прогнозирования возникновения патологий органов дыхания, обусловленных негативным воздействием загрязняющих компонентов атмосферного воздуха. Предложенная модель описывает легкие как упруго-деформируемую насыщенную двухфазную пористую среду, испытывающую большие градиенты перемещений. Поскольку аналитическое решение поставленной существенно нелинейной задачи представляется нереализуемым, для решения предлагается прибегать к численным методам с пошаговыми процедурами. Предложен алгоритм решения связанной задачи фильтрации воздуха в упруго-деформируемой пористой среде. Численное решение нелинейной подзадачи деформирования двухфазной среды легких осуществляется методом конечных элементов, подзадачи фильтрации — методом конечных объемов. Для реализации алгоритма разработан комплекс программ (на языке C++) с применением технологий параллельных вычислений. На основе томографических снимков легких, получаемых с помощью интерактивного программного продукта ITK-SNAP, выполняется восстановление трехмерной формы легких. С использованием пакета ANSYS ICEM CFD строится объемная конечно-элементная сетка. Численное моделирование течения воздуха в легких человека производится для персонализированной трехмерной геометрии. Представлены поля давления газовой фазы в легких человека в различные моменты дыхательного цикла. Разработанную модель в дальнейшем планируется рассматривать как инструмент для определения зон риска развития патологий органов дыхания, обусловленных негативным воздействием аэрогенных факторов среды обитания.
Газовые методы увеличения нефтеотдачи, предполагающие закачку углекислого газа (CO2) через нефтедобывающие скважины в пласт, сопровождаются сложными фазовыми превращениями. Так, попадая в пласт, CO2 растворяется не только в нефти, но и в воде, всегда присутствующей в нефтенасыщенных горных породах. Причем при свойственных нефтеносным пластам давлениях и температурах концентрация растворенного в воде CO2 может достигать высоких значений. Стандартные алгоритмы моделирования фильтрации полагают равной нулю концентрацию CO2 в воде. Для учета растворимости необходимо прибегать к уточненным алгоритмам моделирования, в которых состояние пластовых смесей рассчитывается не на базе корреляций, полученных по данным экспериментальных исследований, а с применением уравнений состояния. В настоящей работе описывается такой алгоритм, внедренный в симулятор пластовых систем MUFITS. Симулятор используется для оценки влияния растворения CO2 в воде на эффективность вытеснения нефти с помощью карбонизированной воды и CO2 в сверхкритическом состоянии. Выявлено, что пренебрежение растворением CO2 приводит к занижению коэффициента извлечения нефти. Даются качественные и количественные оценки влияния отмеченных фазовых переходов на эффективность газовых методов увеличения нефтеотдачи. Результаты проведенных расчетов показывают, что растворение CO2 в воде влечет за собой увеличение коэффициента извлечения нефти в случае закачки и карбонизированной воды, и сверхкритического CO2. Однако растворение CO2 в воде оказывает ограниченное влияние как на многостадийное смешение при газовом воздействии на пласт, так и на коэффициент извлечения нефти. Если в моделировании фильтрации пренебречь растворением CO2, то коэффициент извлечения нефти на поздней стадии закачки будет недооценен на несколько процентов.
Актуальная тенденция в области экспериментальной механики деформируемого твердого тела состоит в расширении номенклатуры типов опытных образцов. В настоящей статье рассматривается эксперимент по мягкому нагружению так называемого бразильского диска с двумя наклонными трещинами. Испытания образцов указанного типа предоставляют важную информацию по хрупкому и квазихрупкому разрушению в режиме смешанного нагружения (I+II моды). При практическом использовании у образцов в окрестности вершины трещины необходимо знать значения параметров напряженного состояния, таких как коэффициенты интенсивности напряжений KI, KII и T-напряжение. К сожалению, по причине сложной геометрии образцов для нахождения этих параметров не существует аналитических выражений, и они вычисляются с помощью конечно-элементного моделирования с пост-процессорной обработкой решений. Описанная процедура наталкивается на значительные алгоритмические трудности, поэтому применимость новых образцов остается ограниченной. Для упрощения вычислительных экспериментов авторами предлагается подход, основанный на аппроксимации зависимости искомых параметров напряженного состояния от аргументов задачи, а именно, от размеров образца–диска, длины трещин и угла их наклона по отношению к оси нагрузки. Аппроксимация искомых параметров строится исходя из решения линейной задачи о наименьшем среднеквадратичном отклонении. Для точной аппроксимации могут потребоваться полиномы со слагаемыми больших степеней, но наличие избыточного числа мономов приводит к стремительному увеличению количества коэффициентов в аппроксиматоре и, как следствие, к быстрому ухудшению обусловленности задачи. В итоге существенно ухудшается точность и устойчивость аппроксимации. Во избежание избыточной параметризации рассматриваются три способа построения базисов в пространстве аппроксимирующих полиномов. Точность построенных аппроксиматоров оценивается путем сравнения с данными, полученными при численном моделировании и подтвержденными экспериментом. Как показали расчеты, погрешность аппроксиматоров составляет около 1% для каждого из отыскиваемых параметров напряженного состояния. Полученные аппроксиматоры доступны в виде скрипта для MATLAB, открытого для свободного доступа через облачную платформу GitHub.
Сформулирована экстремальная задача определения верхней (кинематической) границы несущей способности плоского диска, армированного непрерывными волокнами и вращающегося в квазиустановившемся режиме. По внутренней кромке полотно диска жестко насажено на вал (или ступицу), а к его внешней кромке могут быть прикреплены армированные лопатки. Материалы фаз композиции предполагаются жесткопластическими, имеющими разные пределы текучести при растяжении и сжатии; материал связующей матрицы считается цилиндрически ортотропным. В условиях обобщенного плоского напряженного состояния кривые текучести компонентов композиции в главных напряжениях являются кусочно-линейными. Структуры армирования обладают радиальной и осевой симметрией. Пластическое деформирование композиции рассчитывается по соотношениям структурной модели механики композитов, учитывающей плосконапряженное состояние во всех фазовых материалах. Проведена дискретизация поставленной задачи и разработан численный алгоритм ее решения, базирующийся на методах линейного программирования. Исследованы разные варианты дискретизации обсуждаемой задачи. Продемонстрирована сходимость численного решения и его хорошее совпадение с ранее полученным аналитическим решением. Проанализированы результаты расчетов предельной угловой скорости вращения дисков при разных структурах армирования их полотна. Рассмотрены случаи укладки волокон по прямолинейным траекториям (геодезическим линиям), по логарифмическим спиралям, а также по радиальным и окружным направлениям. При этом изотропные материалы компонентов композиции подчиняются ассоциированному закону течения, соответствующему критерию текучести Ху. Изучено влияние параметров армирования (направлений и плотностей) на несущую способность вращающихся дисков. Сравнение проведено для композитных дисков одной и той же массы и с одинаковым относительным объемом арматуры.
Цилиндрические периодические оболочки широко применяются при сооружении различных строительных конструкций, трубопроводов, опор морских буровых установок, ветряных электростанций и другого. Актуален вопрос повышения их износостойкости и предупреждения сопряженных с риском условий эксплуатации. В работе обсуждается один из потенциально опасных режимов, возникающий при осесимметричных колебаниях круговой цилиндрической оболочки типа Кирхгофа–Лява, обладающей дополнительной инерцией в виде периодических «массовых поясков» нулевой ширины. Оболочка предполагается бесконечной, анализируются ее свободные гармонические колебания на базе точного аналитического решения вида Флоке. Исследуется зависимость полос пропускания и запирания оболочки от массы сосредоточенных нагрузок. При определенном сочетании параметров возможно совпадение точки пересечения и квазипересечения границ этих полос. Рассматривается окрестность такой особой точки с учетом того обстоятельства, что границы полос пропускания бесконечной периодической оболочки можно получить и изучить на примере свободных колебаний ее выделенного симметричного сегмента периодичности. Это позволяет не только существенно уменьшить объем вычислений, упростить нахождение координат особой точки, но и облегчает оценку вибрационного поля, интегрального потока энергии и его компонент. При этом принятие во внимание потока энергии и его компонент не только существенно дополняет картину вибрационных полей, но и дает возможность трактовать физические эффекты в случае периодической оболочки, более адекватно оценивать характер ее колебаний. Показано, что в окрестности особой точки происходит резкая смена параметров колебаний, что может приводить к опасным режимам работы реальных конструкций.
Для создания рабочих тел приводов широко применяются сплавы с памятью формы. Движение рабочего тела обеспечивается накоплением деформаций прямого превращения при охлаждении и явлением памяти формы при нагреве. В данной работе моделируется поведение привода, состоящего из последовательно соединенных стержня из сплава с памятью формы и упругого элемента смещения, в рамках объединенной модели нелинейного деформирования сплавов с памятью формы с учетом изотропного и трансляционного упрочнения. Для описания неупругого деформирования по структурному механизму в мартенситном состоянии и при термоупругих фазовых переходах используется поверхность нагружения в пространстве девиаторов напряжений. Параметром изотропного упрочнения в уравнении поверхности нагружения служит максимальное значение интенсивности фазово-структурной деформации, осредненной по мартенситной части представительного объема. Во время прямого термоупругого превращения, кроме образования мартенситных элементов, учитывается также их развитие. Производится сравнение численных результатов моделирования рабочего хода с полученными ранее данными без трансляционного упрочнения, определяются условия, при которых этот вид упрочнения можно не принимать во внимание. Выявлено, что деформирование по структурному механизму и трансляционный сдвиг поверхности нагружения возможны во время приложения полезной нагрузки и в течение рабочего хода. Установлено, что трансляционный сдвиг центра поверхности нагружения заметно отражается на уровне напряжений и смещении точки соединения рабочего тела и тела смещения при рабочем ходе, максимальные значения этих параметров достигаются в конце рабочего хода и не зависят от модуля трансляционного упрочнения. Влияние трансляционного упрочнения на результаты моделирования значительно снижается при увеличении как начальной деформации рабочего тела, так и отношения податливостей упругого тела смещения и рабочего тела. За время совершения холостого хода центр поверхности нагружения не меняет своего положения, учет трансляционного упрочнения не сказывается на подборе параметров системы, обеспечивающих замкнутый цикл, то есть на возвращение системы в исходное состояние после холостого хода.
В статье анализируется функционирование учреждений среднего профессионального образования в землеустроительной сфере на примере Курского землемерного училища. На основе архивных и делопроизводственных материалов, в том числе впервые введенных в научный оборот, исследуются особенности учебного процесса, кадрового состава и имущественной основе создания и работы Курского землемерного училища в XIX - начале XX вв. Автором проанализированы организационные и управленческие аспекты подготовки кадров для межевой; выделены недостатки и позитивный опыт создания и функционирования специализированных межевых учебных заведений. Делается вывод о том, что система землеустроительного обучения развивалась достаточно успешно и был достигнут положительный результат в части кадровой комплектации землемерных и межевых органов.
Статья посвящена одному из известных юристов-международников последней четверти XIX века - профессору юридического факультета Харьковского Императорского университета В.П. Даневскому. Автор, используя опубликованные источники и материалы, периодические издания конца XIX в., раскрывает общественную деятельность профессора В.П. Даневского в качестве гласного Дмитриевского уездного земского собрания и почётного мирового судьи Дмитриевского уезда Курской губернии. Особое внимание уделено вопросу личного вклада В.П. Даневского в развитие общественного самоуправления и мировой юстиции в Дмитриевском уезде. На примере дискуссий по вопросам избирательного права, толкования понятия «избирательный имущественный ценз», права контроля гласными деятельности исполнительных органов земства показана многогранность правовых взглядов учёного, его стремление к совершенствованию организации работы земств. Рассматриваемые в статье вопросы не потеряли своей актуальности, теоретического и практического интереса в современных условиях.
Цель: оценка информативности ПЭТ/КТ с 18F-ФЭС в определении РЭ-статуса метастатических очагов при раке молочной железы.
Материал и методы. Ретроспективно проанализированы данные 50 пациенток, прошедших ПЭТ/КТ с 18F-ФЭС, 48 из 50 пациентов также прошли ПЭТ/КТ с 18F-ФДГ. В исследование включались пациенты на фоне приема гормональной терапии, при подозрении или при подтвержденном метастатическом процессе люминального рака молочной железы.
Результаты. Были получены следующие значения при уровне накопления SUVmax > 2,0 в выявлении РЭ+ положительной опухолевой ткани при ПЭТ/КТ с 18F-ФЭС: чувствительность — 85 % и специфичность — 100 %. При снижении порогового уровня до SUVmax > 1,5 чувствительность увеличилась до 89 % при прежней специфичности 100 %. При ПЭТ/КТ с 18F-ФДГ с пороговым уровнем SUVmax > 3,2, определены следующие значения: чувствительность — 84 %, специфичность — 97 %.
Заключение. ПЭТ/КТ с 18F-ФЭС является диагностическим методом, позволяющим неинвазивно оценивать экспрессию рецепторов эстрогена в опухолевых очагах, дополняя данные традиционных диагностических методов, и обладает значительным клиническим потенциалом.
На основе проведенного анкетирования изучено мнение респондентов по вопросам оценки готовности населения принимать участие в практиках по развитию и реализации сельского туризма. Анкетирование проведено на основе анкет, разработанных специалистами ревизионного союза «Средняя Волга», структурно состоящее из блоков, раскрывающих возможности и ограничения туристической привлекательности территорий Самарской области. К основным причинам факторов, сдерживающих развитие сельского туризма в Самарской области относит неудовлетворительное состояние объектов туристской инфраструктуры, отсутствие мероприятий по привлечению туристов в сельскую местность, недостаток опыта и знаний в сфере сельского туризма. Установлено, что реализация сельского туризма на территории Самарской области положительно скажется на создании новых рабочих мест, будет содействовать самозанятости, а в целом – способствовать благоустройству, развитию сельского хозяйства, повышению уровня доходов населения региона.