Молодые ученые ВГУЭС разработали систему, позволяющую контролировать климат в производственных помещениях

25 Марта 2020Наука
Молодые ученые ВГУЭС разработали систему, позволяющую контролировать климат в производственных помещениях

Продолжаем цикл публикаций #наукабудущего, где знакомим с молодыми исследователями ВГУЭС, чьи научные достижения смогут завтра обеспечить развитие региона и страны.

Студенты 4-го курса направления подготовки «Прикладная информатика» Евгений Стриж и Маргарита Федина под руководством доцента кафедры информационных технологий, кандидата экономических наук, Павла Юдина разработали систему имитационного моделирования потоков воздуха, которая применяется для проектирования и исследования правильности работы действующих систем контроля микроклимата на животноводческих фермах и птицефермах, а также в любых производственных помещениях.

Доцент кафедры информационных технологий и систем, кандидат экономических наук, Павел Юдин:

— Проект «Система имитационного моделирования потоков воздуха в замкнутых помещениях» разрабатывался по заказу коммерческой компании для проектирования и аудита систем климат-контроля в животноводческих и птицеводческих помещениях. Эта система может также применяться для моделирования сред и потоков воздушных масс в спортивных и кино-концертных комплексах, и в дальнейшем, после доработки, – для моделирования систем климата в офисных помещениях.

В экспериментальной компьютерной модели мы формировали движение воздушных масс и визуализировали взаимодействие горячих потоков воздуха в помещении с холодным воздухом, генерируемым системами кондиционирования или забираемым с улицы воздухом и нагнетаемым в помещение приточной вентиляцией. Благодаря этой модели, мы можем увидеть перемещение потоков воздуха внутри помещения, предугадать возникновение сквозняков, что особенно важно при содержании крупного рогатого скота. Также мы можем ввести в модель загрязненные газами отработанные воздушные массы, и спрогнозировать их поведение, поскольку они более тяжелые, спроектировать способы их эффективного удаления из помещения или смешивания с направляемым в птичник или коровник свежим, чистым воздухом. Весь процесс движения воздушных масс в помещении, входящие потоки приточной или исходящие потоки системы вытяжной вентиляции, мы также визуально можем представить.

При разработке проекта для моделирования движения воздушных сред мы применяли систему дифференциальных уравнений Навье – Стокса, которую решали численными методами, с помощью компьютерных систем. Студенты дорабатывали алгоритм и работали непосредственно над визуализацией в среде Unreal Engine, используемой для разработки компьютерных игр.

С этим проектом мы участвовали во Всероссийском конкурсе молодых предпринимателей «Преактум 2019», где наш проект вызвал интерес многих российских инвесторов, участвовали в выставке VIV Russia 2019, наладили связь с немецкими производителями птицеводческого оборудования: Hartmann Lebensmitteltechnik и Big Dutchman. Некоторые российские инжиниринговые компании также проявили интерес к разработке и финансированию данного проекта.

Студент 4-го курса направления подготовки «Прикладная информатика» Евгений Стриж:

— Я специализируюсь на системе Unreal Engine, системе для разработки игр, которую в данном проекте мы применили для моделирования воздуха в помещении. Я внедрил алгоритм внутрь системы, визуализировав воздух. Сам алгоритм основывается на уравнении Навье-Стокса, которое описывает движение вязкой ньютоновской жидкости, поэтому мы можем использовать этот метод для моделирования движения любых жидких сред. Участие в этом проекте дало мне неоценимый опыт как в программировании, так и в понимании, как реализовывать проекты с коммерческим потенциалом.

Студентка 4-го курса направления подготовки «Прикладная информатика» Маргарита Федина:

— Я занималась разработкой алгоритма, основанного на уравнении Навье-Стокса, поэтому мне нужно было применять знания не только в области программирования, но и физики. Алгоритм достаточно сложный, мы взяли его готовое решение и дорабатывали, чтобы можно было использовать в нашем проекте. Этот опыт для меня был очень важен, я значительно повысила свои навыки как программиста, а также расширила компетенции в математике и физике.

Интервью с участниками проекта проводились до издания приказа ректора Татьяны Терентьевой о комплексе мер по предупреждению распространения новой коронавирусной инфекции.