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.

Введение

Исследование процессов реальности с учетом того, что будущие события распознаваемы в текущих, позволяет предотвращать катастрофы и управлять будущими событиями. Сущность данного подхода в том, что события будущего рассматриваются из настоящего в виде управляемых структур [3]. Информация будущих событий выявляется через области перехода из будущего в настоящее. Области перехода строятся на семи координатах: три координаты пространства текущего времени, координата времени, две координаты временных интервалов для прошлого и будущего, координата реакции объекта. Координата реакции объекта в общем случае обозначает область взаимодействия всех объектов информации, а в частном может обозначать восприятие человека. Для спасения объекта информации от разрушения можно воспользоваться трансформацией интервала будущего времени через прошлое время с проекцией данных в трехмерное пространство текущего времени. Условиям регистрации сигналов удовлетворяют оптические системы. Элемент света при движении через оптическую среду кристаллов разделяется на компоненты, соответствующие всем областям информации. Компонента света, организованная в виде отражения будущих событий через интервал прошлого, представляет собой точку, по свойствам бесконечно удаленную от кристалла, но физически находящуюся в нем, что позволяет описать свойства оптической системы по регистрации и расшифровке событий будущего. Имея, таким образом, фрагмент будущих процессов в текущем времени, можно строить материю будущего в соответствии с гармоничной фазой развития и с необходимой точностью. Зная распределение сигналов из будущего в области управления реальностью, можно предотвращать катастрофы путем создания оптической системы, гармонизирующей все области информации. Обрабатываются именно световые сигналы, потому что свет обладает свойством расщепления в кристаллах на компоненты текущего и будущего времени. Физический смысл этого явления в модельном виде виден, если рассмотреть свойства света в промежутке времени $<10^{-17}$с. Тогда сегмент информации, соответствующий будущему времени, для интервала времени $>10^{-12}$с, можно рассматривать как элемент, соприкасающийся с сегментом информации, соответствующим текущему времени. Границу соприкосновения сегментов будущего и текущего времени физически можно выразить кристаллической системой. Поэтому свет разделяется кристаллической системой на элементы текущего и будущего времени. Это означает, что задавая параметры оптической системы, построенной на законах кристаллической структуры, можно управлять материей и создавать элементы событий необходимым образом.

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

$\psi$ – 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*):

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

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

$0\leq x\leq l$,

$0\leq t\leq \infty$.

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:

$T_{1}{\Bigr |}_{\tau =0}=T_{1}^{0}$;

$T_{2}{\Bigr |}_{\tau =0}=T_{2}^{0}$.

Граничные условия на облучаемой и тыльной поверхности материала...

$T_{1}{\Bigr |}_{x=0}=T_{2}{\Bigr |}_{x=0}$,

$K_{1}{\frac {\partial T_{1}}{\partial {x}}}{\Bigr |}_{x=1}=K_{2}\cdot {\frac {\partial T_{2}}{\partial {x}}}{\Bigr |}_{x=1}$

Конечно-разностная аппроксимация уравнения (11):

$T_{1_{i,j}}=T_{2_{i,j}}$.

$T_{1_{i,j+1}}=Q_{4}\cdot T_{1_{i-1,j}}+Q_{5}\cdot T_{1_{i,j}}-Q_{9}\cdot T_{2_{i+1,j}}$

где $Q_{4}={\frac {K_{1}}{K_{2}-K_{1}}}\cdot {\frac {\Delta \tau }{h^{2}}}$;

$Q_{5}=\left(h^{2}-\Delta \tau \right)\cdot K_{2}-\left(h^{2}+\Delta \tau \right)\cdot K_{1}$;

$Q_{9}={\frac {K_{2}}{K_{2}-K_{1}}}\cdot {\frac {\Delta \tau }{h^{2}}}$.

$Tn{\Bigr |}_{\tau =0}=T_{n}^{0}$, $N=1,2\dots$,

где $N$ – количество слоёв материала.

Пусть $\tau _{1}$– промежуток между импульсами; $\tau _{0}$ – длительность импульса; $\tau _{n}=\tau _{0}+\tau _{1}$ – период следования импульсов.

Если $\tau$ – время воздействия излучения, тогда условия замены на квазинепрерывный процесс имеют вид:

$\tau _{n}\langle \langle {\sqrt {\tau _{0}\tau }}$.

$\rho \cdot A(\tau )\cdot S(Q_{0})$

$\mathbf {d} T=T_{\text{А}}-T_{\text{Б}}$