10 / 18
Н.И. Гамазов, В.И. Новиков
56
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 3
Адекватность.
Для проверки адекватности построенной модели кабеля
(далее — динамическая модель) использовано сравнение результатов, получен-
ных при выходе движения кабеля на установившийся режим при заданной силе,
действующей на кабель со стороны ТНПА, и заданной скорости течения, с ре-
зультатами, которые дает статическая конечномерная модель кабеля, предложен-
ная В.В. Вельтищевым и развитая в работе [4]. В этой модели кабель представлен
набором отдельных одинаковых элементов, связанных друг с другом шарнирами,
и выставляются определенные условия силового взаимодействия элементов
между собой.
Под установившимся режимом для динамической модели понимается стати-
ческая геометрическая конфигурация, которую принимает кабель, когда в процессе
движения достигается равновесие равнодействующей гидродинамических сил,
действующих на элементы кабеля, и заданной внешней силы, действующей на пер-
вый в последовательности элемент кабеля. Фактически эта сила моделирует воз-
действие на кабель со стороны ТНПА. Результаты, полученные при достижении
установившегося режима в динамической модели, и с помощью статической моде-
ли для различного числа элементов кабеля и при различных условиях наложения
внешней силы приведены на рис. 5. Для расчетов гидродинамических сил по фор-
мулам (1), (2) использованы следующие значения параметров:
0, 02;
k
C
τ
=
1, 2;
kn
C
=
3
1025 к ;
г / м
ρ =
0, 005м;
6м.
D
L
=
=
Скорость течения равна 1,5 м/с и направлена
вдоль оси
X
. Остаточная плавучесть кабеля принималась равной нулю.
Отметим хорошее совпадение результатов при том, что в динамической мо-
дели не используются ограничения, накладываемые на действующие силы в ста-
тической модели. Выход на установившийся режим в динамической модели до-
стигается в течение достаточно продолжительного времени, поскольку прово-
дится расчет движения кабеля в реальном времени. В частности, результат,
представленный на рис. 5,
в
, потребовал нескольких часов расчета.
Реальное время, эффекты соударений и запутывания кабеля.
Для задачи
моделирования физических процессов в тренажере, как и в компьютерной игре,
важен, прежде всего, эффект реалистичности отображения обновления сцены
при визуализации. Пакет
BGE
как «движок», предназначенный для разработки
компьютерных игр, по определению должен обеспечивать расчет физических
процессов в реальном времени. Интегральным критерием этого является показа-
тель
FPS
(
Frames Per Second
— число кадров сцены, отображаемых за одну секун-
ду), равный частоте обновления сцены при визуализации. Кроме аппаратных
ресурсов (мощность процессора, число ядер, возможности видеокарты), этот по-
казатель определяется числом объектов сцены и сложностью их геометрии,
физикой взаимодействий между ними и др. Снижение показателя
FPS
ниже не-
которого предела означает, что при данных аппаратных ресурсах «движок» не
справляется с расчетом физических процессов в реальном времени и визуализа-
ция обновления сцены начинает заметно «тормозить». В практике компьютерных
игр приемлемым принимается значение показателя
FPS
не менее 30.