Методи оптимізації в задачах дослідження процесів очищення і сортування насіннєвих культур

Abstract

Задачі проектування (параметричного синтезу) перспективних машин (комплексів) завжди викликали підвищену увагу дослідників у галузі машинобудування. Велика розмірність таких задач, необхідність врахування багатьох критеріїв значно утруднює проблему проектування на основі використання натурного експерименту. Вихід з цього положення можливий за рахунок розробки методики проектування, що мають у своєї основі математичні моделі реалізовані на обчислювальних засобах. За рахунок чисельного моделювання можливо проведення багатофакторного експерименту з оцінкою багатьох критеріїв оптимальності. В статті розглядається загальна постановка задачі багатокритеріальної оптимізації процесів очищення та сортування насіннєвих культур з використанням багатошарової моделі вібраційного руху ожиженої сипучої суміші. Запропонований комплексний мінімаксний критерій оптимальності, що визначається при здійсненні ітераційної процедури моделювання руху насіннєвої суміші відносно робочих органів вібраційної машини. Розроблена загальна методика проведення чисельного експерименту та визначення оптимальних параметрів процесу очищення (сортування) насіннєвої суміші. На підставі використання створеної математичної моделі можливе проведення повномасштабного обчислювального експери-менту з метою варіювання параметрів роботи вібромашини та оцінки таких приватних по-казників ефективності як: чистоти і схожості отримуваної насіннєвої культури, прогнозованої продуктивності машини. Зроблена спроба розробити модель процесу очищення і сепарації насіннєвих сумішей за допомогою вібромашини. Модель побудована на основі теоретичних положень механіки суцільного середовища. Сипучі насіннєві суміші, перебуваючи на вібруючих похилих площинах, поводяться подібно до рідин зі змінною за товщиною шару в'язкістю. Використовуючи рівняння Навьє-Стокса, в яких коефіцієнт динамічної в'язкості залежить від місця розташування елемента суміші всередині континууму, автору вдалося математично описати процеси руху суміші в живильнику і безпосередньо по робочій поверхні.

Задачи проектирования (параметрического синтеза) перспективных машин (комплексов) все-гда вызывали особое внимание исследователей в области машиностроения. Большая размерность таких задач, необходимость учета многих критериев значительно усложняет проблему проектиро-вания на основе использования натурного эксперимента. Выход из этого положения возможен за счет разработки методики проектирования, имеющих в своей основе математические модели, реа-лизованные на вычислительных средствах. За счет численного моделирования возможно проведение многофакторного эксперимента с оценкой многих критериев оптимальности. В статье рассматривается общая постановка задачи многокритериальной оптимизации процессов очистки и сортировки семенных культур с использованием многослойной вибрационной модели движения ожиженной сыпучей смеси. Предложен комплексный минимаксный критерий опти-мальности,определяемый при осуществлении итерационной процедуры моделирования движения семенной смеси в отношении рабочих органов вибрационной машины. Разработана общая методика проведения численного эксперимента и определение оптимальных параметров процесса очистки (сортировки) семенной смеси. На основании использования созданной математической модели во-зможно проведение полномасштабного вычислительного эксперимента с целью варьирования пара-метров работы вибромашины и оценки таких частных показателей эффективности как чистоты и всхожести получаемой семенной культуры, прогнозируемой производительности машины. Предпринята попытка разработать модель процесса очистки и сепарации семенных смесей с помощью вибромашины. Модель построена на базе теоретических положений механики сплошной среды. Сыпучие семенные смеси, находясь на вибрирующих наклонных плоскостях, ведут себя подобно жидкостям с переменной по толщине слоя вязкостью. Используя уравнения Навье-Стокса, в которых коэффициент динамической вязкости зависит от местоположения элемента смеси внутри континуума, автору удалось математически описать процессы движения смеси в питателе и непо-средственно по рабочей поверхности.

The tasks of the design (parametric synthesis) of promising machines (complexes) were prompted by the admiration of the previous ones at the machine-building machines. There is a great range of such tasks, the need to implement various criteria will significantly complicate the problem of designing on the basis of a natural experiment. The way out of the state of the art for the development of the design methodology, which is based on mathematical models, is realized on the basis of numerical methods. For the numerical model analysis, it is possible to carry out a multi-factor experiment with an assessment of the optimal criteria for optimal performance. In the statistic, the outward formulation of the problem of critical optimization of the processes of cleansing and sorting of cultivated crops from the vicarious model of the rich ball of the liquefied effervescent sum can be seen. A complex minimax criterion of optimality is projected to start when the iterative procedure is used to model the destruction of the operating system of a vibrating machine. The method of carrying out a numerical experiment and determining the optimal parameters in the process of purification (sorting) of the nutritious sum is broken down. Based on the use of the created mathematical model, it is possible to conduct a full-scale computational experiment in order to vary the parameters of the vibrator and evaluate such particular performance indicators as the purity and germination of the resulting seed crop, the predicted performance of the machine. An attempt was made to develop a model of the process of cleaning and separating seed mixtures using a vibrator. The model is based on the theoretical principles of continuum mechanics. Loose seed mixtures, being on vibrating inclined planes, behave like liquids with a viscosity variable across the layer thickness. Using the Navier-Stokes equations, in which the dynamic viscosity coefficient depends on the location of the mixture element within the continuum, the author managed to mathematically describe the processes of mixture movement in the feeder and directly on the working surface.