Исследования и анализ фундаментальных определений оптических систем

Исследование и анализ фундаментальных определений оптических систем в предотвращении катастроф и прогнозно-ориентированном управлении микропроцессами

Работа выполнена с использованием авторского метода цифрового анализа формы информации.

Актуальность

Актуальность работы в том, что для предотвращения катастроф и прогнозирования катастрофических явлений создана физико-математическая теория и прибор, позволяющие определять компоненту информации, относящуюся к будущим событиям. В связи с тем, что многие катастрофические явления природного и техногенного характера происходят без статистической и детерминированной основы, особая актуальность работы в открытиях, направленных на получение точной информации о будущем времени, включающей способы предотвращения катастроф.

В работе реализованы принципы теоретических и приборных технологий, построенные на постулате общих взаимосвязей всех элементов реальности [1]. Определен структурно-аналитический подход построения управляющих систем, в которых каждый элемент выполняет задачу гармонического развития всех элементов реальности. Показан способ получения вещества, построенный на выделении материи применением механизма управления областью будущих событий. Единичные управляющие импульсы текущего времени по данной технологии можно расположить в кристаллах таким образом, чтобы в определенной точке будущего пространства и времени получить необходимое вещество.

Объект исследования:

землетрясения, производственные объекты, любая реальность с известными или неизвестными параметрами.

Научная новизна исследования состоит в том, что:

• впервые теоретически и практически реализован способ выделения информации о будущих событиях;

• впервые применен подход, когда управление любым объектом информации происходит в текущей координате получения информации о свойствах объекта;

• реализован принцип точного управления объектами реальности, характеристики которых неизвестны или не могут быть определены своевременно.

Теоретическая значимость работы состоит:

• в фундаментальных определениях оптических систем;

• в обобщениях и следствиях определений;

• в разработке структурно-аналитических технологий предотвращения и прогнозирования катастроф и, в первую очередь, катастроф, угрожающих всему миру.

Практическая значимость исследования заключается:

• в созданном с использованием методов компьютерного моделирования оцифрованной формы объекта приборе предотвращения и прогнозирования землетрясений и катастроф производственных объектов, создании нового направления в управлении микропроцессами;

• в распространении результата на любые объекты информации;

• в получении методологических принципов построения техногенных систем, гармонизированных по отношению к любой среде.

Апробация и внедрение результатов

Апробация и внедрение результатов произведены с использованием авторской технологии цифрового анализа формы информации, выделяемой для любого объекта на принципе общих взаимосвязей всех элементов информации [2]. На основе личного опыта точного управления иррациональными способами и принципов перевода результатов такого управления на материальные структуры, описанных в докторской диссертации «Прикладные структуры создающей области информации», получены численные данные, определяющие правильность структурно-аналитического механизма работы, включающие теоретические и практические результаты. В качестве исходного материала для цифрового анализа работы прибора с точки зрения соответствия реальным процессам использованы данные мониторинга поверхности Земли системами контроля со спутников планеты, предоставленные Агентством по мониторингу и прогнозированию ЧС (ВНИИ ГОЧС) Министерства по чрезвычайным ситуациям России.

$\psi ={\frac {E\cdot \,W}{U}}$,

$\psi$ – энергия будущего, $E$ – энергия прошлого, $W$ – пространство распределения энергии текущего времени, $U$ – пространство распределения энергии прошлого

$E=E_{\text{н}}\cdot F$,

$E_{\text{н}}$ – энергия настоящего

$W={\frac {\psi \cdot \,W1(W)}{E_{\text{н}}}}$,

$T=Y\cdot S$,

$ZOX$

$dZ=2{\Bigg (}{\frac {d\tau _{p}}{h^{3}}}{\Bigg )}$,

$d\tau _{p}=dp_{x}\cdot dp_{y}\cdot dp_{z}$,

$h^{3}$ – постоянная Планка в кубе.

$N(E)$

$E=E_{\text{отр}}+E_{\text{погл}}+E_{\text{проп}}$

$E_{\text{отр}}$ – энергия, которая зеркально и диффузно отражается облучаемой поверхностью

$E_{\text{погл}}$ – энергия,

$E_{\text{проп}}$ – энергия,

${\frac {\partial \mathrm {T} }{\partial \tau }}=a\cdot {{\partial }^{2}\mathrm {T} \over \partial {x}^{2}}$

$0\leq x\leq l$

$0\leq \tau <\infty$

$a\cdot {\frac {k}{C\cdot \rho }}$

$T{\Bigr |}_{\tau =0}=T_{0}$

$K{\frac {\partial T}{\partial {x}}}{\Bigr |}_{x=0}=\varepsilon b\left(T_{\text{п}}^{4}-T_{\text{с}}^{4}\right)+\alpha \left(t_{\text{п}}-t_{\text{с}}\right)-\rho \cdot A_{\lambda }(T)$

$\alpha ={\frac {Nu\cdot \lambda }{l_{1}}}$

$Nu$ – число Нуссельта; $\lambda$ – коэффициент теплопроводности охлаждающей среды; ${l_{1}}$– характерный размер единичной площади; $t_{\text{п}}$– температура поверхности тела; $t_{\text{с}}$– температура охлаждающей среды.

$Nu=0,57\cdot R_{l}^{\text{0,5}}$ – при ламинарном режиме течения охлаждающей среды; $Nu=0,32\cdot R_{l}^{\text{0,8}}$ – при турбулентном режиме течения охлаждающей среды;

$R_{l}={\frac {\nu \cdot l_{1}}{\nu }}$ – число Рейнольдса (при $R_{l}<5\cdot 10^{5}$режим течения охлаждающей среды будет ламинарным),

где $\nu$ – кинематическая вязкость охлаждающей среды; $\rho$ – плотность потока лазерного излучения.

Граничное условие на тыльной поверхности:

$K{\frac {\partial T}{\partial {x}}}{\Bigr |}_{x=1}=-\varepsilon b\left(T_{\text{п}}^{4}-T_{\text{с}}^{4}\right)+\alpha \left(t_{\text{п}}-t_{\text{с}}\right)$

Граничное условие при наличии теплоизоляции на тыльной поверхности:

$K{\frac {\partial T}{\partial {x}}}{\Bigr |}_{x=1}=0$

$0\leq x\leq l$,

$0\leq \tau \leq \tau _{0}$,

где $\tau _{0}$ – время воздействия лазерного излучения на материал, введём сетку:

$x_{i}=i\cdot h$; $i=0\div M$; $h={\frac {l}{M}}$;

$\tau _{j}=j\cdot \Delta \tau$; $j=0\div N$; $\Delta \tau ={\frac {\tau _{0}}{N}}$;

где $h$ – приращение пространственной координаты; $\Delta _{\tau }$ – приращение временного промежутка; $M$ – число узлов пространственной разбивки; $N$ – число узлов временной разбивки.

${\frac {T_{\text{i,j+1}}-T_{\text{i,j}}}{\Delta \tau }}=a{\frac {T_{\text{i+1,j}}-2T_{\text{i,j}}+T_{\text{i-1,j}}}{h^{2}}}$

$\omega =\Delta \tau \cdot {\frac {a}{h^{2}}}$, тогда $T_{\text{i,j+1}}=\left(1-2\cdot \omega \right)T_{\text{i,j}}+\omega \cdot \left(T_{\text{i+1,j}}+T_{\text{i-1,j}}\right)$

Конечно-разностная аппроксимация уравнения (2) имеет вид:

$T_{\text{i,0}}=T_{\text{0}}$,.

Конечно-разностная аппроксимация уравнения (3) запишется в виде:

$T_{\text{1,j+1}}=T_{\text{1,j}}-Q_{1}\cdot T_{\text{1,j}}+Q_{2}\cdot T_{\text{1,j}}^{4}+Q_{3}\cdot T_{\text{2,j}}+Q_{0}+Q$,

где $Q_{1}=G\cdot {\Biggl (}{\frac {k}{h}}+{\frac {Nu\cdot \lambda }{l_{1}}}{\Biggl )}$; $Q_{2}=G\cdot {\boldsymbol {\varepsilon }}\cdot b$; $Q_{3}=G\cdot k/h$; $Q=G{\Biggl (}{\boldsymbol {\varepsilon }}\cdot b\cdot T_{0}^{4}+{\frac {Nu\cdot \lambda }{l_{1}}}\cdot T_{0}{\Biggl )}$; $Q_{0}=\rho \cdot A\left(T\right)\cdot G$; $G=2\cdot \Delta \tau /k\cdot h$.

Конечно-разностная аппроксимация уравнения (4) имеет вид:

$T_{\text{M,j+1}}=T_{\text{M,j}}+Q_{1}\cdot T_{\text{M,j}}+Q_{2}\cdot T_{\text{M,j}}^{4}-Q_{3}\cdot T_{\text{M-1,j}}-Q$,

уравнения (4*):

$T_{\text{M,j+1}}=T_{\text{M,j}}+{\frac {2\cdot \Delta \tau }{h^{2}}}{\Biggl (}T_{\text{M-1,j}}-T_{\text{M,j}}{\Biggl )}$.

${\frac {\partial \mathrm {T} _{1}}{\partial \tau }}=a_{1}\cdot {{\partial }^{2}\mathrm {T} _{1} \over \partial {x}^{2}}$,

$0\leq x\leq l$,

Невозможно разобрать выражение (MathML с запасными SVG или PNG (рекомендуется для современных браузеров и инструментов повышения доступности): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle 0\leq t \leq \infty} .

Для слоя 2 имеем:

${\frac {\partial \mathrm {T} _{2}}{\partial \tau }}=a_{2}\cdot {{\partial }^{2}\mathrm {T} _{2} \over \partial {x}^{2}}$,

$l<x\leq L$,

$0\leq \tau <\infty$.

Начальные условия:

Невозможно разобрать выражение (MathML с запасными SVG или PNG (рекомендуется для современных браузеров и инструментов повышения доступности): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle T_1 \Bigr|_{\tau=0} = T_1^0} ;

Невозможно разобрать выражение (MathML с запасными SVG или PNG (рекомендуется для современных браузеров и инструментов повышения доступности): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle T_2 \Bigr|_{\tau=0} = T_2^0} .

Граничные условия на облучаемой и тыльной поверхности материала...

Невозможно разобрать выражение (MathML с запасными SVG или PNG (рекомендуется для современных браузеров и инструментов повышения доступности): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle T_1 \Bigr|_{x=0} = T_2 \Bigr|_{x=0}} ,

Невозможно разобрать выражение (MathML с запасными SVG или PNG (рекомендуется для современных браузеров и инструментов повышения доступности): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle K_1\frac{\partial T_1}{\partial {x}} \Bigr|_{x=1} = K_2\cdot\frac{\partial T_2}{\partial {x}} \Bigr|_{x=1} }

Конечно-разностная аппроксимация уравнения (11):

Невозможно разобрать выражение (MathML с запасными SVG или PNG (рекомендуется для современных браузеров и инструментов повышения доступности): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle T_{1_{i,j}} = T_{2_{i,j}} } .

Невозможно разобрать выражение (MathML с запасными SVG или PNG (рекомендуется для современных браузеров и инструментов повышения доступности): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle T_{1_{i,j+1}} = Q_4 \cdot T_{1_{i-1,j}} + Q_5 \cdot T_{1_{i,j}} - Q_9 \cdot T_{2_{i+1,j}}}

где Невозможно разобрать выражение (MathML с запасными SVG или PNG (рекомендуется для современных браузеров и инструментов повышения доступности): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle Q_4 = \frac{K_1}{K_2 - K_1} \cdot \frac{\Delta \tau}{h^2}} ;

Невозможно разобрать выражение (MathML с запасными SVG или PNG (рекомендуется для современных браузеров и инструментов повышения доступности): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle Q_5 = \left(h^2 - \Delta \tau \right) \cdot K_2 - \left(h^2 + \Delta \tau \right) \cdot K_1} ;

Невозможно разобрать выражение (MathML с запасными SVG или PNG (рекомендуется для современных браузеров и инструментов повышения доступности): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle Q_9 = \frac{K_2}{K_2 - K_1} \cdot \frac{\Delta \tau}{h^2}} .

Невозможно разобрать выражение (MathML с запасными SVG или PNG (рекомендуется для современных браузеров и инструментов повышения доступности): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle Tn \Bigr|_{\tau=0} = T_n^0} , Невозможно разобрать выражение (MathML с запасными SVG или PNG (рекомендуется для современных браузеров и инструментов повышения доступности): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle N = 1,2 \dots} ,

где Невозможно разобрать выражение (MathML с запасными SVG или PNG (рекомендуется для современных браузеров и инструментов повышения доступности): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle N} – количество слоёв материала.

Пусть Невозможно разобрать выражение (MathML с запасными SVG или PNG (рекомендуется для современных браузеров и инструментов повышения доступности): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \tau_1} – промежуток между импульсами; Невозможно разобрать выражение (MathML с запасными SVG или PNG (рекомендуется для современных браузеров и инструментов повышения доступности): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \tau_0} – длительность импульса; Невозможно разобрать выражение (MathML с запасными SVG или PNG (рекомендуется для современных браузеров и инструментов повышения доступности): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \tau_n = \tau_0 + \tau_1 } – период следования импульсов.

Если Невозможно разобрать выражение (MathML с запасными SVG или PNG (рекомендуется для современных браузеров и инструментов повышения доступности): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \tau} – время воздействия излучения, тогда условия замены на квазинепрерывный процесс имеют вид:

Невозможно разобрать выражение (MathML с запасными SVG или PNG (рекомендуется для современных браузеров и инструментов повышения доступности): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \tau_n \langle\langle\sqrt{\tau_0\tau}} .

Невозможно разобрать выражение (MathML с запасными SVG или PNG (рекомендуется для современных браузеров и инструментов повышения доступности): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \rho \cdot A(\tau) \cdot S(Q_0)}

Невозможно разобрать выражение (MathML с запасными SVG или PNG (рекомендуется для современных браузеров и инструментов повышения доступности): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \mathbf{d}T = T_\text{А} - T_\text{Б}}