Целью данного курса является обучение студентов основам инженерной графики, и метрологии, формирование навыков работы с чертежами в 2D, являющимися базовым языком взаимодействия с подрядчиком или заказчиком инженерных услуг.

Курс лекций призван восполнить пробел в понимании бурно развивающихся в последнее время средств автоматизированного проектирования (САПР), широко используемых в настоящее время в инженерной практике. В курсе последовательно изложены основы черчения и инженерной графики. Рассматриваются основы создания конструкторской документации и соответствующая, действующая на текущий момент нормативная документация. Уделено внимание широкому кругу современных методов механической обработки деталей, а также классу аддитивных технологий. Основное внимание уделено обучению студентов работе в программных средствах проектирования (Solid Works, Компас-3D). В первую очередь изучается философия применения программного продукта, рассматриваются специальные приемы работы, инструменты и возможности данного вида САПР.

Предусмотренное курсом выполнение чертежных заданий и самостоятельная разработка деталей и узлов в САПР позволяет студентам приобрести навык самостоятельной работы в процессе решения стоящих перед ними задач.

Дисциплина нацелена на формирование у выпускника общепрофессиональных и профессиональных компетенций:
- способность использовать свободное владение профессионально-профилированными знаниями в области компьютерных технологий для решения задач профессиональной деятельности, в том числе находящихся за пределами направленности (профиля) подготовки;
- способность использовать знания современных проблем и новейших достижений физики в научно-исследовательской работе;
- способность использовать навыки составления и оформления научно-технической документации, научных отчетов, обзоров, докладов и статей.

Структурированное по темам:

1 семестр
Введение в инженерную графику
Основы создания конструкторской документации
Основы 3D моделирования в SolidWorks, Компас-3D.
Дифференцированный зачёт

2 семестр
Основы 3D моделирования в SolidWorks, Компас-3D
Основы материаловедения
Технологии обработки материалов и организация производства
Создание КД в SolidWorks, Компас-3D

Целью данного курса является обучение студентов основам современных методов вычислительной математики.

Курс предусматривает как теоретические занятия с разбором численных методов, их ограничений и алгоритмы создания численной схемы, так и практические занятия, на которых студентам будет предложено реализовать численный метод на языке программирования Python/C++ на примере конкретной физической задачи. Структура курса позволяет разобрать в теории и освоить на практике вычислительные методы, использующиеся в ПО Ansys Fluent и Ansys Mechanical, что дает студентам хорошую база для дальнейшего освоения ПО во втором семестре. По окончании дисциплины студенты выполняют проект по реализации численных схем на примере решения двумерной задачи.

Дисциплина нацелена на формирование у выпускника общепрофессиональных и профессиональных компетенций:

• знание основных подходов к конструированию численных методов, понимание принципов и ограничений их работы
• способность реализовать численную схему программно под конкретную задачу
• способность разобраться в численных методах, используемых в различном ПО для математического моделирования

Структурированное по темам:

1. Повторение основ вычислительных методов: конечно-разностные схемы
2. Метод конечных объемов
3. Дискретизация по времени
4. Дискретизация по пространству
5. P-V Coupling, Pressure-based & density-based solvers
6. AMG solver
7. Метод конечных элементов
8. Особенности решения прочностных уравнений

Целью данного курса является обучение студентов основам работы в коммерческом ПО для численного моделирования, являющимися базовыми требованиями для большинства профильных вакансий и необходимыми навыками для участия в проектной работе.

В курсе совмещены теоретические и практические занятия в терминальном классе для лучшего усвоения материала, а также обучения непосредственно на тестовых задачах, подготовленных преподавателем заранее. В начале курса студенты знакомятся с базовыми навыками для всех расчетных задач: подготовка и обработка расчетной геометрии (Ansys SpaceClaim), построение вычислительной сетки (Fluent Meshing, Ansys Meshing), а затем переходят к непосредственному моделированию физических процессов в таких модулях, как Ansys Fluent, Ansys Mechanical и т.д. При постановке задачи и настройке параметров расчетной схемы студенты уже используют навыки, приобретенные на курсе 1го семестра "Современные методы вычислительной математики". Завершающим этапом обучения во 2 семестре является знакомство с пакетом Ansys optiSLang, который сочетает в себе флагманские технологии Ansys для численного моделирования с возможностями платформы optiSLang от компании Dynardo GmbH для робастного проектирования (RDO) и оптимизации.

В 3 семестре студенты знакомятся с рядом других пакетов для численного моделирования, таких как FlowVision, ЛОГОС и др.

Предусмотренное курсом выполнение самостоятельных расчетов модельных задач позволяет студентам приобрести навык самостоятельной работы в ПО для численного моделирования, а также обработки и визуализации полученных результатов.


Дисциплина нацелена на формирование у выпускника общепрофессиональных и профессиональных компетенций:

• способность использовать свободное владение ПО для численного моделирования для решения комплексных задач на всех этапах проектной деятельности: от проработки геометрии, до физической постановки задачи и анализа полученных результатов;
  
  

Структурированное по темам:

SpaceClaim:

1. Базовые навыки
   
2. Создание геометрии
   
3. Восстановление геометрии
   
4. Подготовка геометрии для прочностного анализа
   
5. Подготовка геометрии для CFD анализа
   
6. SpaceClaim для Workbench
   
   

Fluent Meshing:

1. Введение во Fluent Meshing
   
2. Импорт поверхностной геометрии
   
3. Модификация поверхностной сетки и задание размеров сетки
   
4. Улучшение и проверка качества поверхностной сетки
   
5. Работа с незамкнутыми геометриями
   
6. Построение объемной сетки
   
7. Опциональные дополнительные модули
   
   

Ansys Fluent:

1. Введение в Ansys Fluent
   
2. Настройка геометрии
   
3. Настройка физики
   
4. Постобработка
   
5. Решение уравнений (выбор решателя, настройка, критерии сходимости)
   
6. Параметры и Design Points
   
7. Моделирование турбулентности
   
8. Моделирование теплопереноса
   
9. Нестационарные расчеты
   
   

Ansys optiSLang:

1. Введение в Ansys optiSLang, интеграция с Ansys Workbench
   
2. Анализ чувствительности
   
3. Оптимизация

Ansys Mechanical

Основы работы в FlowVision

Основы работы в ЛОГОС

Основы работы в pSeven

Первый раздел:

Технология цифрового двойника – определения, классификация и подходы к реализации;
Проектирование архитектуры и информационных потоков цифрового двойника как сервиса;
0D-1D системное моделирование. Роль моделирования при разработке цифровых двойников;


Второй раздел:

Использование платформы REPEAT для создания цифровых двойников – разработка симуляционной модели;
Деплой (выгрузка) модели и подключение сервиса цифрового двойника к оперативным данным;
Разработка человеко-машинного интерфейса для визуализации и контроля данных;
Реализация сервисов в рамках IIoT платформ;
Экономическое обоснование внедрения цифровых двойников.

Блок 1 «Введение в цифровые двойники»:

· Цифровые модели
· Цифровые двойники
· Методы суперкомпьютерного моделирования и проектирования
· Методы искусственного интеллекта и гибридные численные схемы.
· Платформы для мультифизического моделирования

Блок 2 «Цифровые двойники природных систем»:

· Модели природных процессов
· Модели химических трансформаций
· Методы решения прямых и обратных задач
· Методы усвоения данных мониторинга

Блок 3 «Цифровые двойники научных установок класса мегасайенс»:

· Устройство и назначение СКИФ
· Оборудование СКИФ и его модели
· Моделирование теплообмена
· Моделирование распространения электромагнитных полей
· Моделирование взаимодействия излучения веществом
· Моделирование термомеханической деформация

Практическими занятиями по разработке простых цифровых двойников научного оборудования, природных процессов с целью составления «банка» такого рода моделей:

· Использование платформы «ЛОГОС» для разработки цифровых моделей и цифровых двойников
· Привлечение сотрудников кафедры Вычислительных систем для проведения семинаров и практических занятий
· Использование вычислительного оборудования НГУ и ИВМиМГ СО РАН