автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Разработка системы автоматизированного проектирования проточной части реактивных гидротурбин

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

СОНИН Владимир Иванович

УДК 658.512.22.011.56:621.224.001

РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТО^ТИЭИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОТОЧНОЙ ЧАСТИ РЕАКТИВНЫХ ГИДРОТУРБИН.

Специальности: 03.13.12. - Системы автоматизации

проектирования. 09.04,13. - Гидравлические машины и гйдропневмоагрегаты.

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петер<5ург 1994

Работа выполнена в АО "Ленинградский Металлический завод".

Научный руководитель - кандидат технических наук, профессо Грянко Л.П.

Официальные оппоненты - доктор технических наук, профессор Яшин A.M.

- кандидат технических наук, доцент Эаболотный Ф.Т.

Ведущая организация указана в решении совета. •

Зашита диссертации состоится ¿эКТЯИ^Я 1994 г.

в 16 час, на заседании специализированного совета К.063,38.28 Санкт-Петербургского Государственного технического Университета по адресу: 193231, Санкт-Петербург, Политехническая ул., 29,

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университет?

Автореферат разослан £<-Н?Л# 1,994 г.

Ученый секретарь специализированного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность работы. В последнее время, благодаря бурному раэ-итию вычислительной техники новых поколений, автоматизация проек-ирования сформировалась в самостоятельную отрасль науки. На совре-енном уровне дальнейшее совершенствование проектирования, в том исле в гидротурбостроении, уже невозможно без разработки и внедре-ия систем автоматизированного проектирования (САПР).

Особым направлением в САПР гидротурбин и обратимых гидромацшн вляется создание подсистем по решению ключевой проблемы разработки 7): создание высокоэффективных проточных частей.

К настоящему времени в отрасли сформированы комплексы прог->амм, каждый из которых реализует "жесткую" последовательность рас-ютов . Однако, эти комплексы оказываются практически несовместимыми ФУг с другом, так как не разрабатывались на единых системных прян-шпах. Имеет место как информационная несовместимость, так и несовместимость по процессам проектирования. Большие трудности встречается при попытках сочетать различные методики проектирования, реализуемые разными комплексами, а также при существенных изменениях в процессах проектирования в отдельно взятых комплексах.

Работа выполнялась на Производственном объединении "Ленинградский Металлический завод" в соответствии с целевой программой ГКНТ 0.Ц.027.

Целью работы является разработка общих теоретических основ создания САПР проточной части реактивных гидротурбин, обеспечивающих совместимость САПР в разных организациях и гибкость процесса автоматизированного проектирования, адаптируемость к быстро меняющимся средствам вычислительной техники, а также практическая реализация этих принципов' на примере создания конкретного варианта системы, предназначенного для выполнения одного из распространенных процессов проектирования.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем :

-Проведен сравнительный анализ процессов проектирогзиич проточной частя и выявлены различия и общность структуры этих процессов .

-Впервые в гидротурбиностроенгш . информационней ебмрн между проблемными прикладными программами при проектирования прсто-шоп

части реализован по способу "данные-задача-данные" о использованием базы данных.

-Предложен принцип использования и разработаны внешние спецификации промежуточного программного интерфейса базы данных, обеспечивающего адаптируемость программного обеспечения к различным СУБД.

-Разработан способ отладки операций информационного обмена между проблемными прикладными программами и базой данных с использованием макета базы данных и макета программного интерфейса базы данных.

На защиту выносится:

- Принципиальная схема процесса создания системы, учитывающая особенности физических и математических моделей решаемых задач и конкретную обстановку в гидротурбиностроении.

- Обоснование принципа организации информационного обмена между проблемными прикладными программами по способу "данные-эадача-данные".

- Способ отладки проблемных прикладных программ, включая операции информационного обмена с базой данных, вне системы с использованием макета базы данных и макета программного интерфейса баэь данных.

- Информационное и программное обеспечение системы, разработанные в рамках объектно-прикладного подхода и включающие;

>

- концептуальную структуру данных, принципы разделение данных на группы;

- дисциплину имен данных, близкую к префиксной систем« кодирования и обеспечивающую удобство работы пользователе

- единые для всех типов конструкции и режимов работы гидромашины терминологию, системы координат и правила упорядоченности точек;

- промежуточный интерфейс базы данных;

- пакетный монитор программ, имитирующий диалоговый режи. работы и использующий единую структуру управляющих данны

Практическая ценность работы заключается в следующем:

- Разработаны технологические аспекты создания системы: прин ципиальиая схема процесса создания системы, учитывающая конкретно положение в отрасли и реальные потребности, способ отладки приклад кого программного обеспечения вне системы, способы включения проб пемных прикладных программ в систему.

-3- Разработаны компоненты системного программного обеспечения: интерфейс и макет интерфейса базы данных, монитор программ, универсальные программы графического отображения данных, хранящихся в базе данных системы.

- Реализован конкретный вариант системы автоматизированного проектирования на базе одного иэ широко используемых процессов проектирования. Все прикладные программы адаптированы к базе данных, а в необходимых случаях разделены на функционально самостоятельные части.

Реализация результатов работы. В настоящее время система находится в промышленной эксплуатации на АО ЛМЭ на ЕС ЭВМ и была использована при проектировании проточной части гидротурбин Богучан-ской ГЭС, Бурейской ГЭС, ГЭС Ехакра-Нангал (Индия), ГЭС Уитес (Мексика), Чарвакской ГЭС и других отечественных и зарубежных ГЭС в широком диапазоне параметров.

Разработанные теоретические положения, а также программные средства информационного обмена с базой данных и макетирования операций обмена используются как основа дальнейшего развития подсистемы и разработки других подсистем САПР гидротурбин АО ЛМЭ.

Апробация работа.Основные результаты работы докладывались на республиканских научно-технических конференциях по математическим моделям в отраслевых САПР в городе Готвальде, на всесоюзной научной конференции по автоматизации проектирования в ЛПИ (ныне СПбГГУ), на научно-технических советах Министерства и АО ЛМЭ, на расширенных заседаниях кафедры гидромашин, гидроприводов и гидропневмоавтоматики энергомашиностроительного факультета и кафедры САПР факультета технической кибернетики СПбГГУ. .

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ.

Объем и структура диссертационной работы. Диссертация состоит иэ введения, пяти глав и заключения. Список использованной литературы состоит из 221 наименования. Работа содержит 366 страниц машинописного текста, 48 рисунков и 2 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность темы яисерртаиеи. формулируется цель работы.

п^сиоэиъзется необходимость обеспечения адаптируем*« пг с«ст<?-

ш по отношению к возможным процессам проектирования, а также к различным типам ЭВМ, операционных систем и баз данных. Дается краткая характеристика принятых в работе технических решений, обеспечивающих указанную адаптируемость.

Приводятся сведения о практическом использовании системы и апробации научных результатов на научно-технических конференциях, семинарах и научно-технических советах.

• В первой главе проводится обзор современного состояния автоматизации проектирования проточной части реактивных гидротурбин и обратимых гидромашин в трех аспектах: методы гидродинамического расчета, существующие комплексы программ и процессы проектирования, базы данных.

Приводится последовательный обзор и анализ используемых в отрасли методов решения прямых и обратных задач гидродинамики и соответствующих им вычислительных приемов. Рассмотрено решение гидроди намических задач на основе одномерной теории, включая методы синтезирования гладкой срединной поверхности с помощью разностно-интер-поляционных формул. Рассмотрены методы, основанные на решении двумерных задач, включая решение квазитрехмерных задач в различных постановках.

Решение трехмерньи задач гидродинамики проточной части применяется практически редко ввиду недостаточной теоретической проработки и большой трудоемкости вычислений. Для многорядных решеток в настоящее время отсутствуют до конца разработанные методы решения как обратной, так и прямой трехмерной задачи. Поэтому на практике чаще воего используется кваэитрехмерная модель течения.

При обзоре методов гидродинамического расчета проведен их ■ сравнительный анализ не только с точки зрения физического смысла проводимых расчетов, но и о точки зрения состава входных и выходных данных, что использовано в дальнейшем при разработке принципиальной гхрмм информационного взаимодействия задач.

Рассмотрены практически используемые в гидротурбиностроении процессы проектирования:

- н» основе геометрического синтезирования гладкой поверхности лопасти lio заданным граничным условиям;

- на основе решения обратной•осесимметричной задачи;

- на основе решения, обратной кваэитрехмерной задачи;

- с расчетом прсстрзласгвенного пограничного слоя и течения í

;леде.

Анализ литературных источников позволяет сделать следующие вы-

>оды.

1. Методы гидродинамического расчета постоянно развиваются и говершенствуются. Основными современными методами являются: постро-?ние заведомо гладкой поверхности лопасти методами интерполяции в зочетании с методами одномерной теории течения жидкости с испольэо-эанием накопленного опыта проектирования и результатов решения прямых гидродинамических задач; прямая трехмерная задача; комплексы по решению прямой и обратной задач в квазитрехмерной постановке.

2. Существует целый ряд комплексов жестко связанных программ, реализующих различные процессы проектирования. Процессы имеют орбитальный характер и замкнуты вокруг какой-либо мошной обратной гидродинамической, либо геометрической задачи. Информационные потоки имеют сложный вид со множеством переходов между циклами.

3. Ло настоящего времени, несмотря на то, что комплексы во многом состоят из одних и тех же задач, не рассматривалась постановка задачи о создании адаптируемой системы, рассчитанной на перспективное развитие и реализацию различных процессов.

4. Способы обмена данными в этих процессах слабо развиты. Как правило, информационная структура комплексов состоит из последовательных символьных файлов.

Проведенный анализ существующих процессов проектирования, а также перспектив развития методов расчета показывает необходимость выделения универсальных элементов для дальнейшего совершенствования самих проиессЬв и создания единой гибкой системы автоматизированного проектирования.

Во второй главе рассмотрена постановка задачи создания системы автоматизированного проектирования проточной части реактивных гидротурбин и обратимых гидромашин.

Обосновывается необходимость, создания единой системы. Показано, что несмотря на большую важность развития методов гидродинамического расчета, одной из первоочередных оадач является объелт^нче маноптш'Н'о в отрасли фонда прикладных программ по роаяизччик я пи методов т единую систему.

Опыт внепре-ния стихийно сформировавшихся п отрасли нвдтекйов чретрэмч пока»»»зет, что их внедрение не приводит к эиач*гв*и(»*у онн*£*еИ1в •и^цпЯ труцаимкости и сокращении длительности Вс?го чр^це'«

са проектирования. Трудозатраты по адаптации комплексов и освоению . их пользователями велики. Спектр же программ, объединяемых каждым из таких комплексов, мал по сравнению со всем используемым в проектировании арсеналом программ.

Каждый комплекс автоматизирует передачу данных между программами внутри себя, В то же время комплексы во многом состоят из программ, решавших одни и те же задачи, но обмен данных между этими программами организован по разному.

Проблема обмена данными при внедрении такого комплекса в существующей ситуации остается неразрешенной, Так как требуется обмен со значительно большим количеством программ, не входящих в комплекс . Объединение отдельных комплексов в более крупные соединения практически невозможно, поскольку они не были разработаны на единых системных принципах.

Очевидно, что проблема обмена информацией между всеми программами, используемыми при проектировании лопастных систем и проточных частей к ним, может быть решена лишь в рамках единой системы автоматизированного проектирования.

Разработка теоретических основ построения такой системы и их реализация являются целью настоящей работы.

При этом рассматриваются лишь вопросы, специфические для автоматизации проектирования конкретного объекта - проточной части. Поэтому основное внимание в диссертации уделено разработке информационного и программного, а также частично математического, лингвистического и технического обеспечений.

Разработка информационного обеспечения является одним из наиболее сложных и наиболее важных вопросов при разработке рассматриваемой системы. Это обусловлено тем,-что ранее в отрасли фактичесю не производилось никаких системных исследований по информационном) обеспечению процессов проектирования проточной части гидротурбин, что и привело фактически к стихийному возникновению крупных, но информационно не совместимых, жестких программных комплексов.

Так как система отроится путем объединения имеющихся в отрасл! программ гидродинамических расчетов, то вопросы программного обес печения этих расчетов были решены ранее. Поэтому в диссертации поставлена задача разработки способов включения прикладных программ 1 систему с использованием программного интерфейса БД. Вопросы разработки мониторных средств рассмотрены позже при практической реали

зации системы на основе конкретного процесса проектирования.

В связи с тем, что в разных организациях отрасли применяется разная вычислительная техника и разные СУБД, а также с учетом недостаточного развития СУБД для сложных физических расчетов и интенсивного развития СУБД в диссертации поставлена задача разработки информационного и программного обеспечений, независимых от конкретных СУБД, вычислительной, техники, операционных систем и других компонентов комплекса средств автоматизации проектирования.

Рассматриваются возможные варианты обмена данными по способам "задача-данные-эадача" и "данные-задача-данные" и обосновывается необходимость создания единой базы данных системы. Первый вариант соответствует сложившейся в гидротурбиностроении практике создания программных комплексов задач с тандемами. Второй вариант предполагает использование базы данных.

Анализ существующих процессов проектирования проточной части показывает их орбитальный характер. Эти процессы состоят из движения по вложенным друг в друга циклам, замкнутым вокруг решения обратной гидродинамической задачи, либо задачи геометрического синтезирования поверхности лопасти. Имеют место такта промежуточные переходы между орбитами. Показано, что ввиду большого количества связей мезду прикладными программами целесообразно применение способа "даняые-эадача-данные" и создание базы данных гидродинамических расчетов. Приводится количественная оценка резкого снижения необходимого количества вспомогательных операций по обмену информацией между прикладными программами по сравнению со способом "задача-дан-ные-задача".

Рассматриваются особенности процесса создания системы на основе имеющегося большого фонда проблемных прикладных программ, включающего разработку специальных системных средств и адаптацию прикладных программ к системе. При этом учитывается необходимость обеспечить практическое. использование каждой проблемной прикладной программы как можно раньше, не дожидаясь окончания работ по создании первой очереди системы.

В третьей главе рассматриваются вопросы разработки базы данных.

Проводится анализ и классификация данных, используемых в проектировании.. Данные проекта, относящиеся к проточной части каждой конкретной ГЭС, подразделяются на проблемны? прикладные данные, имеюшче для пользователя физический смыл, и упра»ляшил дзчп«*?.

которые является с точки зрения пользователя вспомогательными и могут не храниться в базе данных.

Анализируются атрибуты данных, оказывающие влияние на разработку структуры данных:

- физический смысл (геометрические - линейные и угловые размеры, гидравлические - скорости, давления и прочие);

- объектная ориентация (общие или распределенные поперек потока, по зонам проточного тракта, по расширенным зонам, по всему проточному тракту, по границам зон, по профилям решеток и так далее);

- режим работы (турбинный, насосный);

- стационарность (стационарные, не стационарные периодически« или не периодические);

- распределенность (простые переменные, распределенные - массивы, интегральные, осредненные);

- гладкость (непрерывность функции и ее производных; возможность задания только значений функции или совместно с ■ производными);

- мерность (простыв переменные, одно-, двух- и трехпараметри-ческие);

- способ представления (целые, действительные).

Проведенный анализ показывает большое разнообразие терминов

применяемых в отрасли разными авторами для обозначения одних и те; же понятий. На основе сравнительного анализа этих терминов разрабо таны единые для всех типов реактивных гидротурбин и обратимы гидромашин обозначения геометрических элементов.

Большое внимание в диссертации уделяется разработке концепту алыюй структуры данных.

Для гидравлических расчетов элементом информационного обмен является, как правило, не отдельное число, а массив чисел (наприме массивы радиусов, углов или скоростей в точках поверхности лопас ти). Используемые данные отличаются большим объемом, но сравнитель но небольшим количеством наименований и несложной структурой Поэтому в диссертации принята иерархическая структура данных.

На верхнем уровне данные проекта структурированы по объектно ориентации. Составными частями структуры данных являются "проекты" соответствующие проточным частям конкретных ГЭС. На втором уровн данные проекта делятся па "варианты проекта". Данные всех варианте лреектоп имеют одинаковую структуру.

Структура данньк варианта проекта не является однородной. Ва-лант проекта делится на группы данных разной структуры. Проведений анализ показал, что за основу структуризации на этом уровне це-гсообразно принять физический смысл и объектную ориентацию данньи, также их распределенность.

При делении данных на группы учитываются классы решаемых гид-одинамических задач относительно объектной ориентации в проточной асти и используются единые сетки для задач одного класса.

Деление данных на группы представляет третий и четвертый уро-ень в структуре данных.

Данные варианта проекта на третьем уровне делятся на следующие руппы.

Группа "Основные параметры". Элементами этой группы являются ростые переменные .

Группа "Геометрия" включает в себя геометрические данные, яв~ ¡яициеся неизменными при решении прямых задач гидродинамики. Эти ;анные для указанных задач являются входными. Результаты решения (рямых задач гидродинамики могут представляться в других сетках, соординаты точек которых хранятся в других Группах данных. В случае !еобходимости эти, результаты в системе могут быть преобразованы в ¡сходную сетку специальными вспомогательными программами.

Следующие группы данных "Кинематика", "Данные по решеткам" (образованным пересечением пространственных решеток поверхностями гока) и "Данные энерго-балансных расчетов" предназначены в основном хля хранения гидравлических параметров. Геометрические данные в этих группах носят вспомогательный характер. Расчетные сетки не фиксированы в пространстве и зависят от режимов работы гидромашияы.

На третьем уровне данные всех групп имеет также неоднородную структуру и делятс.я на группы четвертого уровня по тем же принципам (физический смысл, объектная ориентация и распределенность). Например, данные могут относиться к поверхности лопасти и ее границам.

Начиная с пятого уровня, вновь сохраняется однородность структуры данных. Поэтому на следующих уровнях структуры пведон термин "экземпляр группы". Экземпляры групп относятся к различит геометрическим объектам, А именно, принято, что ояинаковуо структуру имеют панние для рабочей, тыльной и срединной поверхчсстей, для всех границ поверхностей, а также для разных поверхности толо. Термин '.'яеземял*?» группы" отражает, нак олвечк^уи струтг^-у тя» и

обьектную ориентацию соответствующих данных. Таким образом, однородность структуры данных в системе подчеркивается использование)* терминов "проект" и "вариант проекта" на верхних уровнях и "экземпляр группы" на нижних. Промежуточные- уровни имеют неоднороднуг структуру.

Подробная структура данных, включающая наименование, обозначение, размерность и другие атрибуты элементов данных каждой группы, приведена в приложении.

Большое внимание в диссертации уделяется разработке дисциплинь имен данных. Термин "дисциплина" здесь понимается, во-первых, кап обязательное подчинение твердо установленному порядку, и, во-вторых, как алгоритм реализации стратегии. А стратегия в данном случа« включает в себя необходимость создания удобной для пользователя, жизнеспособной системы на основе объединения имеющихся в отрасли прикладных проблемных программ для гидродинамических расчетов.

Концептуально, о целью обеспечения общности построения всей системы в целом целесообразно стремиться к тому, чтобы дисциплине имен строилась на одних и тех же принципах и для имен, элементов и групп данных в структуре данных и для имен данных (идентификаторов) в программном обеспечении системы. В конечном счете зто поэволот улучшить структуру всей системы в целом и облегчит взаимопонимание программистов и пользователей-гидродинамиков, Естественно при этоь по возможности использовать употреблявшиеся ранее В отрасли обозначения данных, которые для одних и тех же величин были весьма разнообразны. Выявить это было одной из целей проведенного анализа данных , используемых в проектировании. >

Учитывая вышесказанное, дисциплина имен элементов данных в концептуальной структуре данных в системе разрабатывалась одновременно с дисциплиной имен rpynrf данных, а также с дисциплиной имеь данных в программах.

Разработанная в диссертации кодировка имен данных очень близка к префиксной, а, следовательно, и однозначно декодируемой пользователем кодировке.

Так как для пользователя физический смысл является наиболее информативным, то в качестве начальной части идентификатора принятс имя элемента данных в базе данных; Далее применяется операция суффиксации.

Общий формат имен данных, используемых в программах в качестве дентификаторов, имеет следующий вид:

Идентификатор> •.= <имя данного в базе данных) [<имя группы данных>3 С<имя экземпляра группы данных>}

Длинные идентификаторы обычно затрудняют восприятие исходных екстов программ человеком. Поэтому, в программе рекомендуется ис-ольэовать идентификаторы по возможности более короткие, совпадаю-ие с именами элементов базы данных. Дополнительные элементы конст-укции, указанные в квадратных скобках, можно рекомендовать, ио-ольэовать в качестве суффиксов лишь при необходимости различать в рограмме одинаково именованные элементы базы данных из разных рупп и (или) экземпляров групп данных.

Исходя иэ анализа используемых в отрасли обозначений данных и учетом указанных ограничений в диссертации принят следующий фор-:ат имен элементов в базе данных:

<имя данного) := [<префико типа))

(основной символ> [(дополнительные символы)1 Г(символы окончаний)]

В качестве необязательного "префикса типа" о учетом правил молчания ФОРГРАНа используется одна иэ двух латинских бук» "А" или

'I".' ■■

Основной символ несет главную информационную нагрузку - основ- * [ой физический смысл. Он задается одним символом. Ввиду большого :оличества используемых физических понятий для этого применены [рактически все буквы латинского алфавита, кроме двух указанных вы-¡е, а также в некоторых случаях для обозначения физического смысла юпольэуется и необязательный дополнительный символ.

Окончание служит для уточнения физического смыола. Например, 1ля выделения проекций векторов.и так далее.

Одной иэ основных причин возникновения формальных трудностей [ри передаче данных мевду проблемными программами является несов-(естимость разработанных вне системы программ по системам коорди-1ат. Поэтому в диссертации произведен анализ систем координат, ио-юльэуемых в отрасли, и выбор единых систем координат в пространст->е и в плоскостях конформного отображения. При этом начало отсчета

и направление осей координат выбрано по одним и тем же правилам для всех типов реактивных гидротурбин и обратимых гидромашин и режимов работы. Для всех профилей, входящих в многорядные решетки, также приняты единые системы координат.

Кроме того, уделяется внимание выбору единых правил упорядоченности точек в' массивах, так как нарушение этого требования также приводит к трудностям при согласовании прикладных программ. Правила упорядоченности точек также приняты едиными для всех типов рассматриваемых гидромашин и режимов их работы.

Для многомерных массивов принята следующая приоритетность индексов: первый индекс - в направлении основного потока; второй -поперек основного потока в меридианной плоскости; третий - поперек основного потока в окружном направлении; четвертый - изменение времени; пятый - в направлении роста открытий направляющего аппарата; шестой - в,направлении роста приведенной частоты вращения рабочего колеса; и так далее.

В диссертации обосновано применение и разработаны внешние спецификации промежуточного программного интерфейса базы данных. I схеме доступа к данным этот интерфейс занимает промежуточное положение между собственно проблемными прикладными программами и программным интерфейсом какой-либо покупной базы данных. Внешние спецификации интерфейса разработаны на основе анализа потребностей информационного обмена в системе и могут быть реализованы на различных конкретных СУБД, так как включает сравнительно небольшое количество операций. Основной единицей информационного обмена являете: массив.

В четвертой главе рассматривается разработка программное обеспечения системы.

На основе обобщения опыта по созданию комплексов программ анализа возможных процессов проектирования разработана единая схем взаимодействия прикладных программ и передачи данных. При этом вы является необходимость в некоторых случаях разделения существупци прикладных программ на несколько самостоятельных программ, а такж разработки новых вспомогательных программ.

Схема позволяет решать как задачи проектирования, так и задач исследования проточной части.

Проблемные прикладные программы включаются под управление мо нитора программ по способу "дамные-ээяача-данные". Разработаны спс

юбы включения прикладных программ: с непосредственным доступом к 1азе данных и с помощью специальных программ-прокладок.

В пятой главе в качестве практического приложения разработок го созданию единой системы разрабатывается вариант системы, реализаций один из распространенных на практике методов , автоматиэиро-1анного проектирования на основе решения прямой осесимметричной и грямой решеточной задач, энерго-балансных расчетов и построения 'ладкой поверхности лопасти методами интерполяции в сочетании с методами одномерной теории течения жидкости.

Процесс проектирования дополнен решением оптимизационных эа-

(ач,

Система разработана применительно к ВС ЭВМ. Программный интерес базы данных разработан с использованием DPM-процессора, пред-ггавлющего расширение средств доступа операционной системы в направлении ассоциативности доступа, и на основе стандартных внешних ¡пецификаций, разработанных в главе 2.

Отработана технология отладки прикладных программ вне системы, аключая в значительной мере и адаптацию к базе данных. 'Для этого зазработан метод макетирования обмена о базой данных на последовательных символьных файлах с помощью макета программного интерфейса 5аэы данных с теми же универсальными внешними спецификациями.

Разработан пакетный монитор программ, распознающий команды на эусском языке. Система команд Имеет вид дерева меню. Монитор имити-эует диалоговую работу с выдачей протокола диалога на печатный протокол .

Разработан комплекс сервисных программ для графической, визуализации любых проблемных данных, имеющихся в базе данных. Имеется возможность изображения данных в виде наборов отдельных кривых, сеток, и линий уровня.

В приложениях приводятся концептуальная структура базы данных, структура управляющих данных, а также пример внешних спецификаций старших проблемных и старших вычислительных модулей программ, включенных в практически реализованный вариант сйстрмн,

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

Разработаны теоретические вопросы создания гибкой системы, позволят^ ррчлизаш'м ряпличнмх процессов »втоматизированчто про ■,

ектирования проточной части реактивных гидротурбин и обратимых гид Ромашин, в том числе и прогнозируемых в будущем. Получены следуши основные теоретические и практические результаты;

1. Выявлена общая структура процессов проектирования, применя емых в гидротурбиностроении разными авторами, имевшая орбитальнь характер и состоящая из вложенных друг в друга циклов, замкнуть вокруг какой-либо обратной гидродинамической задачи или задачи гес метрического синтезирования поверхности лопасти.

2. Проанализированы возможные способы обмена. данными межх проблемными прикладными программами. Выявлена необходимость испол! эования в системе способа "данные-эадача-данные", состоящего в о; ганизации информационного обмена каждой прикладной программы с бе зой данных, вместо ранее использовавшегося в отрасли спосос "эадача-данные-эадача", состоящего в образовании тандемов програ?, с передачей данных через файлы, имеющие уникальную для каждого та} дема структуру. Исследована количественная сторона вопроса.

3. Разработана принципиальная схема процесса создания систем! учитывающая наличие в отрасли большого фонда проблемных прикладш программ, подлежащих объединению, и необходимость обеспечить . во: можность практического использования каждой проблемной прикладш программы как можно раньше, не дожидаясь окончания всех работ I созданию первой очереди системы.

4. Показано, что на настбящем этапе развития средств автомат] эации проектирования в отрасли наиболее важным направлением являе' ся детальная проработка информационного обеспечения, особенно ко] целтуальной структуры базы данных. .

5. Проанализированы потребности информационного обмена при: ладных программ с базой данных и разработаны . внешние спецификац: интерфейса базы данных,. которые могут быть реализованы с испольэ вакием различных СУЩ.

6. Проведена классификация данных по физическому омысл; объектной ориентации, распределенности, Гладкости, мерности и др гим атрибутам, которые необходимо учитывать при разработке конце туальной структуры данных.

7. Обоснован выбор единых для всей системы (независящих от т па конструкции и режимов работы гидромашин) терминологии, сист координат, знаков скалярных величин, а также правил упорядоченное точек для одномерных и многомерных массивов.

8. ! ¡дэработана концептуальная структура данных, которая вместе внешними спецификациями интерфейса базы данных может быть положе-

1 в основу при создании в разных организациях подсистем САПР по эоектированию проточной части реактивных гидротурбин и обоатимых лдромашин.

Проведено многоуровневое разделение данных на группы. Показана елесообразность разделения на верхних уровнях по объектной ориен-ации, в данном случае по принадлежности к конкретной проточной асти, на следующих уровнях в основном по физическому смыслу и рас-ределенности в пространстве, и, наконец, на нижних уровнях вновь о объектной ориентации. В последнем случае группы данных имеют динаковую структуру и поэтому названы "экземплярами" групп данных.

9. Разработана дисциплина имен данных, близкая к префиксной истеме кодирования и обеспечивающая тем самым удобство работа гальзователя.

10. Разработана схема взаимодействия проблемных прикладных ¡рограмм и передачи данных в системе, обеспечивавшая гибкость и юэможность реализации различных процессов проектирования, в том шеле с ориентацией на перспективу.

11. Проработаны технологические аопекты включения проблемных прикладных программ в систему.

Разработанные в диссертации теоретические положения были применены при практической реализации системы на базе конкретного, широко используемого процесса проектирования на основе решения прямой эсесимметричной и прямой решеточной гидродинамических задач, расчета баланса энергии и геометрического синтезирования гладкой поверхности лопасти. При практической реализации системы в диссертации решены следующий основные задачи:

1. Разработана физическая структура данных в двух вариантах -в виде оригинала и макета базы данных. Оригинал базы данных построен на структуре файлов ПРМ-процессора ЛатНИИЛП - средства расширения методов доступа операционной системы. Макет базы данных построен на обычных последовательных файлах текстового формата,

2. Разработан промежуточный интерфейс базы данных в соответствии о указанными выше внешними спецификациями также в двух вариантах - в виде оригинала и макета интерфейса. Эти вариавты предназначены для работы с оригиналом я макетом базы данных соответственно,,

Оригинал интерфейса разработан с использованием модулей DPM-проце^ сора.

3. Разработан способ организации отладки проблемных прикладн! программ с привлечением подрядных организаций без использования б зы данных. Способ состоит в отладке операций информационного обме, на макете базы данных с использованием макета интерфейса базы да ных, имеющего внешние спецификации, совпадающие с внешними специф нациями оригинала интерфейса.

4. Совмещены все используемые в системе текстовые форматы да ных. Для этого формат макета базы данных используется в операци загрузки и выгрузки данных иэ оригинала базы данных, а также в к чеетве формата для обмена данными с версиями системы, функииониру щими на других ЭВМ и с другими подсистемами САПР гидромашин.

5. Усовершенствован процесс проектирования, взятый эа осно при практической реализации системы. При этом в необходимых случа ранее использовавшиеся программы разделены на несколько функци нально самостоятельных программ, а также добавлена возможность любом шаге процесса выполнять операции загрузки и выгрузки данны информационного обмена с версиями системы на других ЭВМ и други подсистемами САПР, а также графической визуализации данных на АН и графопостроителях различных типов.

6. Разработан пакетный монитор программ, имитирующий диалог вый реким работы и позволяющий тем самым частично отладить для и пользования в перспективе операции'диалога.

7. Разработана структура управляющих данных, используемая и нитором для управления процессом проектирования и режимами рабе проблемных прикладных программ, включая дисциплину имен и един правила присваивания значений этим данным по умолчание.

8. Разработаны универсальные программы графического иэобрал нкл любых данных, находящихся в базе данных.

9 Ис? ранее использовавшиеся программы адаптированы к бг данных и монитору, а в необходимых случаях разработаны новые прс саммн.

По теме лисоертацчи опубликованы следующие работы:

1, 4л:. И j«'9G:0'íB (СССР). Сптод изгетоеления составного рас чего к<№>«с* радиальн^'все«в>й Праиэеодст® . скЗьед. т;

остроения "Ленингр. Металлич. э-д"; Авт. иэобрет. О.С. Бабанов, ,А. Броновский, А.Ф, Котенко, А.К. Малышев, В.М. Порецкин, И.М, ылев, В.И. Сонин, A.A. Сотников, В.И. Степанов, Р.К. Фэсулати. аявл. 02,12.83, N 3711755/25-06; Опубл. в Б.И., 1987, N 6.

2. Выбор основных параметров гидротурбин в подсистеме САПР Проточная часть"/ Витенэон-М.С., Сонин В.И., Тиме И,В., Федоров .В, - В кн.: Математические модели процессов и конструкций энерге-ических турбомашин в системах их автоматизированного проектирована. Харьков: 1985, с.73.

3. Грянко Л,П., Сонин В,И. Исследование информационного вэаи-одействия задач, решаемых при проектировании лопастных систем гид-отурбин. - Известия вузов. Энергетика, 1990, N2, с.110-113.

4, Г'утхен В.Я,, Кондратьев Ю.С., Сонин В.И. Системное прог-аммное обеспечение САПР гидромашин. - В кн,; Математические модели роцесеов и конструкций энергетических турбомашин в системах их ав-■оматиэированного проектирования. Харьков; 1985,,с.41.

5, Ильин С.Я., Сонин В.И. Подсистема САПР гидромашин "Направ-[яшдай аппарат". - Там же, с.42.

6, Кондратьев К).С., Гутхен В,Я., Сонин В.И. Основные принципы юстроения САПР гидрпмашин. - В кн.,: Автоматизация проектирования •идроэнергетических и водохозяйственных объектов. Л,: ЛПИ, 1Р83,

17-19

7. Основные принципы создания САПР гидромашин/ Гутхен В.Я., !яьин 0.Я., Кондратьев Ю.С., Сонин В.И,- Энергомашиностроение, ЯЯ6, И 6, с.?Л-г4.

8 Пыле в И М., Сонин В.И. Принципы создания подсистемы САПР 'Гидродинамика турбин",. - В кн.: Математические модели процессов и гонструнний энергетических турбомашин в системах их автоматизиро-энного проектирования. Харьков: 1985, с,46.

9 Пмлев U.M., Сонин В.И., Степанов В.П. Проблемы создания юдонетрмн САПР "Лопастные системы гидромашин". - В jw. Автоматика-шя проектирования гидроэнергетических и водохозяйственных объектов. - П.: ЛПИ. 1983, с.18-19.

Ю. разработка комплекса программ обработки и документирова-гая расчета пр. той осесимчетричной задачи в подсистеме САПР "Гилро-шнямика и прочность лопастных систем"/ Бзрлит В.В., Воронцов Ю.Б., "аиэив И.С., Кондратьев B.C., Сонин В.И., Степанов В.Н. - В кн.: &т«?матичес«с>е мрдапирярз.те процессов и конструкций эиергетичел-

ких и транспортных турбинных установок в системах их автоматизированного проектирования. Харьков: 1988, с.53.

11. САПР гидротурбин ПО ЛМЭ. Подсистема "Гидродинамика и проч ность лопастных систем". Требования к проблемным прикладным прог раммам; Oiчет/ Производств, объедин. турбостроения "Ленингр. Метал лич. э-д"; Руководитель темы И.М. Пылев.- Л.; 1988. - 15с.

. 12. САПР гидротурбин ПО ЛМЗ. Подсистема "Гидродинамика и про чность лопастных систем". Структура внешних управляющих данных: От чет/Производств. объедин. турбостроения "Ленингр. Металлич. э-д" Руководитель темы И.М. Пылев,- Л, : 1988. - 15с.

13. Сонин В.И. Автоматизированное проектирование проточно части гидротурбин. - В кн. Математическое моделирование процессов конструкций энергетических и транспортных турбинных установок системах их автоматизированного проектирования, Харьков: 1985, ч.с

с.ВО.

14. Сонин В.И. Адаптируемая подсистема САПР "Гидродинамика прочность",. - В кн.! Математическое моделирование и вычислительнь эксперимент для совершенствования энергетических и транспорта! турбоустановок в процессе исследования, проектирования, диагност] рования и безопасного функционирования. Харьков: 1991, ч.Й, с,9~1<

15. Сонин В.И. Версия подсистемы САПР "Выбор гидромашины" д. IBM PC. - Там зва, с.8-9.

16. Сонин В.И. Некоторые вопросы организации разработки по, системы "Гидродинамика и прочность Лопастных систем". - В кн,: М тематическое моделирование процессов и конструкций энергетических транспортных турбинных установок в системах их автоматизированно проектирования. Харьков: 1988, с.54.

17. Сонин В.И. и др. Концептуальная структура базы данн подсистемы "Гидродинамика и прочность лопастных систем"/ Сон В.И., Степанов В.П., Иосфин Я.З., Федоров A.B., Лровак Е.Б. Т да, е.53,

1.8 Технический проект САПР гидротурбин: Отчет/ НПО 1ЖТИ, .ЛМЭ, ПО ХТЭ, ПО СТЭ; Руководитель темы A.B. Здоров. - Д.: 1997.

Подписано в печать 2 А Зак. N 3<?Р Тир. /00 экэ. Бесплатно. Ротапринт СПбПУ.