Виртуальная лаборатория общей физики

ЛОГОС Тепло применяется для моделирования распространения тепла или охлаждения конструкций, нахождения тепловых характеристик и оптимальных тепловых режимов оборудования.

Программный комплекс «Универсальный механизм» - основной продукт Лаборатории. Это специализированное многофункциональное расчетное приложение, предназначенное для решения задач кинематики и динамики механических систем. Комплекс ориентирован на инженеров-исследователей расчетных отделов и бюро. В силу особенностей предметной области требует от пользователя базовых знаний в области теоретической механики, теории машин и механизмов и математического моделирования. «Универсальный механизм» состоит из ядра (UM Base) и дополнительных опциональных модулей, которые расширяют его функциональность.

«Виртуальная лаборатория «Физика», раздел «Электродинамика» позволяет: Создавать электрические схемы и проводить школьные лабораторные работы и физические опыты с различным оборудованием по электродинамике. Математически корректно рассчитывать поведение электрического тока в проводниках и в электрических элементах. Для этого доступны трехмерное лабораторное оборудование и измерительные приборы без ограничения на количество одновременно используемых объектов в Виртуальной лаборатории (концепция «песочницы»). Использовать в работе источники питания постоянного и переменного тока, пассивные элементы (резистор, реостат, потенциометр и др.), активные элементы (лампа, светодиод), измерительное оборудование (осциллограф, омметр, вольтметр и амперметр), соединительные приспособления (клеммы, ключи, провода). Управлять элементами собранной схемы в процессе проведения опыта. Что нового появилось в Виртуальной лаборатории Элементов и лабораторного оборудование стало больше, они стали красивее и реалистичнее, появились подсказки и видеоинструкция. Все настройки физических свойств элементов задаются в конструкторе до перетаскивания их на стол, а доступные для изменения свойства регулируются интерактивно с помощью ручек, кнопок и других управляющих элементов. Добавились «реальные» аналоги элементов и лабораторного оборудования: например, у «реального источника напряжения» можно выбрать внутреннее сопротивление. Одним из самых долгожданных компонентов стал «чёрный ящик». Теперь можно удобно группировать объекты, прятать их вместе в «чёрном ящике» и создавать сложные задачи с анализом скрытого содержимого. В лаборатории стало удобнее работать с появлением временного сохранения. Не забывайте «сохраняться» – это поможет вам не начинать все с начала. Новые возможности в управлении моделированием электрического тока – можно точно контролировать скорость симуляции относительно реального времени, ставить на паузу и сбрасывать в начало. Моделирование теперь не зависит от нескольких источников электрического тока – их можно включать раздельно. Электрические элементы теперь могут выходить из строя, так что придется устранить причину поломки и запустить симуляцию заново. И маленькое, но не менее приятное нововведение – возможность создавать провода разного цвета. Теперь даже в куче проводов вы сможете собрать понятную для себя схему.

Возможности программы: • Расчет оптических систем в прямом ходе лучей и учет рассеяния методом обратной трассировки* на отражающих поверхностях путем задания индикатрис рассеяния. • Расчет пятна рассеяния методом трассировки прямых и диффузно отраженных лучей от оптических элементов и элементов конструкции. • Оценка уровня внеполевой засветки в виде угловой зависимости интенсивности освещенности фокальной плоскости излучением, приходящим под определенным углом, по отношению к освещенности от осевой засветки.

Mechanism WorkBench - принципиально новый программный продукт, дающий возможность использовать высокую точность детальных кинетических механизмов в массивных инженерных расчётах процессов в реагирующих средах. Используя Mechanism Workbench инженеры значительно повысят точность CFD-моделирования при сохранении времени расчёта.

«Виртуальная лаборатория «Физика», раздел «Оптика» позволяет: Математически корректно рассчитывать и свободно моделировать распространение света в различных средах и взаимодействие с веществами. Для этого доступно трехмерное лабораторное оборудование и измерительные приборы без ограничений на количество одновременно используемых объектов в Виртуальной лаборатории (концепция «песочницы»). Использовать трехмерное оптическое лабораторное оборудование: экран, собирающую линзу (со встроенным конструктором), источник направленного света, оптическую скамью, источник света, 2 стеклянные пластины в зажимах с жидкостью между ними, экран со щелью, лазеры с тремя видами излучения (когерентный, монохроматический, красный), дифракционную решётку, призму Дове, оптическую шайбу, оптические слайды (квадрат, треугольник, «F»). Использовать трехмерное оптическое лабораторное измерительное оборудование: прибор для определения длины световой волны, прозрачный планшет с маркером, ластиком и линейкой. Использовать специальное измерительное и контролирующее оборудование для фиксации изменений поведения лучей света.

Перечень виртуальных лабораторных работ: 1. Равноускоренное движение 2. Движение с равномерным ускорением 3. Законы соударения 4. Свободное падение 5. Тело брошенное под углом к горизонту 6. Изучение свойств гироскопа 7. Вращательное движение с равномерным ускорением 8. Момент инерции горизонтального стержня 9. Момент инерции различных тел 10. Маятник Максвелла Тип целевого вычислительного устройства и поддерживаемая платформа: IBM–совместимый персональный компьютер под управлением Microsoft Windows. Дополнительно в комплект поставки включена веб-версия виртуальной лаборатории (платформа HTML-5), предназначенная для загрузки на сервер образовательной организации с целью проведения дистанционных занятий со студентами. Графическая составляющая программного обеспечения использует компонентную базу OpenGL 2.0. Графический интерфейс пользователя программы реализован на русском и английском языках.

Программа предназначена для моделирования различных физических процессов и явлений в механике: движение связанных тел через блок, движение тела по наклонной плоскости, движение тела под действием внешней силы, направленной под углом при различных начальных условиях. Программа позволяет воспроизводить анимацию и вычислять различные физические величины, например, ускорение и силу. Также можно производить анализ различных графиков: зависимость скорости от времени или силы от угла ее приложения. Программа может использоваться в обучающих целях при объяснении соответствующих понятий и явлений в физике, поскольку наглядно демонстрирует происходящие процессы.

«Виртуальная лаборатория «Физика», раздел «Электромагнитное поле. Фарадей» позволяет: Создавать электрические схемы и проводить школьные лабораторные работы и физические опыты с различным оборудованием по электростатике, электромагнетизму и электромагнитному полю. Математически корректно рассчитывать поведение электростатического заряда на поверхности или в объёме диэлектриков, параметры электрического тока, направление и силу векторов напряженности магнитного поля в проводниках и в электрических элементах. Для этого доступны трехмерное лабораторное оборудование и измерительные приборы без ограничения на количество объектов, одновременно используемых в Виртуальной лаборатории (концепция «песочницы»). Использовать в работе оборудование из разделов «Электростатика» и «Магнетизм»: электрофорную машину, конденсатор дисковый, металлический прут, детектор магнитного поля (демонстрирующий направление векторов напряженности магнитного поля), магнит полосовой, магнит подковообразный, электродинамическую рамку, магнитную стрелку, катушку с сердечником, электромагнитный стенд, электромагнитный соленоид, электроскоп (демонстрационное устройство, предназначенное для индикации наличия электрического заряда у взаимодействующих с ним заряженных (наэлектризованных) предметов). Управлять элементами собранной схемы в процессе проведения опыта.

Схема работы программы такова: Сначала исследователь описывает механическую систему как систему тел, соединенных шарнирами и силовыми элементами. Далее программа автоматически строит уравнения движения системы и численно их решает либо во временной либо в частотной области. В процессе численного решения поддерживается непосредственная анимация движения модели. В процессе расчета для анализа доступны практически все необходимые величины: координаты, скорости, ускорения, силы реакций в шарнирах, усилия в пружинах и т.д. Поддерживается импорт данных из следующих CAD-программ: КОМПАС-3D, SolidWorks и Autodesk Inventor. Таким образом UM Lite можно рассматривать как недорогое приложение для анализа кинематики и динамики систем, спроектированных в упомянутых выше CAD-программах. Программа UM Lite предоставляет пользователю набор инструментов для создания динамического объекта - системы тел - и последующего анализа его динамических, кинематических и статических свойств.

«Виртуальная лаборатория «Физика», раздел «Молекулярная физика и термодинамика» позволяет: Математически корректно рассчитывать и свободно моделировать тепловые явления в макроскопических телах и свойства этих тел на основе принципов их молекулярного строения и взаимодействия с веществами. Для этого доступно трехмерное лабораторное оборудование и измерительные приборы без ограничения на количество одновременно используемых объектов в Виртуальной лаборатории (концепция «песочницы»). Проводить школьные лабораторные работы и физические опыты с различными категориями единиц оборудования по молекулярно-кинетической теории. Сравнивать количество теплоты, измерять удельную теплоемкость твердого тела и влажность окружающей среды. Исследовать изотермические, изохорные и изобарные процессы. Редактировать параметры окружающей среды: относительную влажность, температуру и давление.

Перечень виртуальных лабораторных работ: 1. Внутренняя энергия и механическая работа 2. Внутренняя энергия и работа электрического тока 3. Закон Бойля-Мариотта 4. Закон Гей-Люссака 5. Показатель адиабаты воздуха 6. Реальные газы и точка фазового перехода 7. Куб Лесли 8. Теплопроводность 9. Тепловое расширение твердых тел 10. Аномалия воды 11. Двигатель Стирлинга модели D 12. Двигатель Стирлинга модели G 13. Тепловые насосы Тип целевого вычислительного устройства и поддерживаемая платформа: IBM–совместимый персональный компьютер под управлением Microsoft Windows. Дополнительно в комплект поставки включена веб-версия виртуальной лаборатории (платформа HTML-5), предназначенная для загрузки на сервер образовательной организации с целью проведения дистанционных занятий со студентами. Графическая составляющая программного обеспечения использует компонентную базу OpenGL 2.0. Графический интерфейс пользователя программы реализован на русском и английском языках.

Пакет программ EXP-T предназначен для высокоточного моделирования электронной структуры молекул с помощью релятивистского метода мультиреференсных связанных кластеров в пространстве Фока (FS-RCC). EXP-T написан с нуля на языке программирования C99 и в настоящее время ориентирован на Unix-подобные системы. Модели электронной структуры, реализованные в EXP-T: одноточечные энергетические расчеты с любыми точечными группами и (почти) всеми гамильтонианами, реализованные в DIRAC (4c-DC, X2Cmmf, 2c-ECP, нерелятивистские); расчеты энергии основного состояния: CCSD, CCSD(T), CCSDT-n (n=1,2,3), модели CCSDT; Метод FS-MRCC (CCSD, CCSDT-1,2,3, CCSDT[3]) для возбужденных состояний реализован для секторов (0h1p), (1h0p), (1h1p), (0h2p), (2h0p), (0h3p) пространства Фока; (нерелаксированная) аналитическая матрица плотности и свойства для основного состояния CCSD и CCSD(T); сдвиги "динамических" знаменателей энергии как решение задачи о нарушенном состоянии; экстраполяция Паде к пределу нулевого сдвига; промежуточные гамильтонианы для неполных основных модельных пространств; расчеты моментов переходов в конечном поле; квазидиабатизация SO-связанных состояний и извлечение SO. На данный момент пакет EXP-T не содержит подпрограмм для решения (Дирак-) Хартри-Фоковских уравнений и последующего преобразования четырех индексов, поэтому молекулярные интегралы приходится импортировать из сторонних электронно-структурных пакетов через интерфейсы. В настоящее время EXP-T сопряжен с программным пакетом DIRAC, что позволяет получить доступ к широкому разнообразию гамильтонианов и операторов свойств, реализованных в нем.

Fluid WorkBench (FWB) — программный продукт для расчёта термодинамических свойств, тепло-массообменных транспортных коэффициентов, оптических свойств однородных газов и плазмы в широком диапазоне температур и давлений. Предназначен для инженеров, проводящих CFD моделирование химических процессов, горения, плазмы и микроэлектроники.

Виртуальная лаборатория «Физика», раздел «Архимед», позволяет: Проводить школьные лабораторные работы и физические опыты с различным оборудованием для изучения законов гидростатики и исследования взаимодействия тел и жидкостей. Математически корректно рассчитывать и свободно моделировать механику и гидростатику, а также взаимодействие с объектами. При этом доступны трехмерное лабораторное оборудование и измерительные приборы без ограничения на количество объектов, одновременно используемых в Виртуальной лаборатории (концепция «песочницы»). Взаимодействовать с различными объектами (шарики, воздушные шарики, грузы, подвижный блок, кораблик и др.) и приборами (разделительная стена, штатив, наклонная доска, рычаг-линейка, фиксированные и подвижные блоки и др.). Использовать измерительные приборы (секундомер, динамометр, рычажные весы, жидкостный манометр, засечки и др.). Управлять элементами собранной схемы в процессе проведения опыта.

Преимущества CADFlo: Полная интеграция CADFlo c CAD (SolidWorks, NX, Creo, SolidEdge); Не требуется упрощение геометрии или её конвертация; Привычный и понятный для конструктора интерфейс. Конструктор работает c CADFlo в привычной ему среде CAD; Быстрый и универсальный генератор расчётных сеток, всеядный к сложной криволинейной геометрии деталей и сборок любой сложности; Простота в освоении и эксплуатации продукта; Локализация на русском языке; CADFlo имеет единую структуру продукта – «всё в одном»: препроцессор, генератор сеток, решатель, постпроцессор, инженерная база данных; Уникальная автоматизация процесса постановки задачи, построения сетки, выполнения серий расчётов, оптимизации и обработки результатов; Продукт не требует специальных знаний и квалификации в вычислительной гидрогазодинамике, доступен для широкого круга конструкторов для решения повседневных задач проектирования; Наличие встроенного оптимизатора для проведения параметрического исследования; Особенно эффективен для проведения многовариантного анализа на ранних стадиях проектирования; Наличие устойчивого решателя полной системы уравнений в сочетании с инженерными компактными моделями пограничного слоя, течения в каналах, теплопроводности в тонких стенках, инженерных устройств (вентиляторы и др.) электронных компонентов; Встроенная библиотека свойств материалов, сред (включая данные NIST) и компонентов; Техническая поддержка от технических специалистов и команды разработчиков CADFlo.