Введение к работе
"^- ,'
Актуальность работы. Возросший уровень требований к прикладному программному обеспечению обусловил появление и развитие различных информационных технологий - взглядов на предметную область со стороны данных ( знаний ). Эти технологии предполагают разработку комфортных средств автоматизации подготовки, хранения и манипулирования данными, их программную верификацию.
В настоящее время разработаны математические модели и численные методы решения задач газовой динамики с учетом разнообразных физико- химических и фазовых превращений ( химической неравновесностью, двухфазностью, конденсацией и т. п. ), имеется ряд пакетов соответствующих прикладных программ ( ППП ). Однако, существующие пакеты имеют недостаточно развитую информационную поддержку, что во многом связано с приверженностью разработчиков к сложившимся формам универсального программного обеспечения.
Имеется ряд причин, которые делают актуальной разработку информационной поддержки пакета.
Во- первых, многие ППП используются в режиме вычислительного эксперимента, где необходимо проводить большое количество параметрических расчетов, накапливать и анализировать различные версии и варианты. Зта требует сосредоточить управление значительными потоками данных в рамках единой информационной системы пакета и активного применения для ее разработки технологии баз данных ( БД ).
Во - вторых, из-за чрезвычайного разнообразия информационных потребностей и функциональной сложности предметной области развитая информационная система должна предоставлять эксперту ( инженеру по знаниям ) необходимые средства для проведения качественных оценок формируемых данных.
В - третьих, в математической физике активное развитие получили идеи высокоскоростной обработки. Все большее количество прикладных программ постепенно перемещается на вычислительные машины с высокопроизводительными процессорами. Их применение требует не только адаптацию прикладных задач в соответствующей вычислительной среде, но и разработку средств информационной поддержки этих задач в контурах разделенной архитектуры ( с выделением средств хранения, манипулирования и апробации данных в локальные, по возможности автономные подсистемы ).
Цели и задачи. Целью диссертационной работы является разработка средств информационной поддерхки ППП решения задач физической газовой динамики, включающая специализированную СУБД ( подготовка, манипулирование и экспортирование данных ) и средства проведения ординарных расчетов.
Исследования проводились в следующих направлениях:
разработка подмоделей данных теплофизики и кинетики для многокомпонентных двухфазных сред, определение структур и связей газодинамических параметров;
разработка и реализация физического представления специализированной БД пакета, средств манипулирования, обеспечения целостности и непротиворечивости данных;
разработка и реализация интерактивного пользовательского интерфейса на основе технологии меню, с развитым сервисным обеспечением.
Были поставлены и решены следующие задачи:
разработана концептуальная модель данных предметной области на основе отношений "сущность - связь" ( ER - модели );
разработана логическая модель на основе технологии проектирования реляционных схем;
разработана и реализована специализированная СУБД;
разработаны и реализованы диалоговые средства взаимодействия с пользователем;
разработаны и реализованы средства верификации подготовленных данных.
Научную новизну работы составили:
применение технологии разработки реляционных моделей данных, обеспечивающих информационную поддержку математического моделирования сложных газодинамических процессов;
разработка разделенной архитектуры информационной поддержки пакета, ориентированной на высокоскоростную обработку;
реализация проблемно-ориентированной СУБД;
разработка и реализация систем подготовки исходных данных и информационного обеспечения прикладных расчетов;
разработка и реализация средств автоматизированной подготовки и предварительной оценки формируемых данных.
Практическая ценность. На основе проведенных исследований были разработаны и реализованы средства информационной поддержки пакета прикладных программ по ДИНАмике Реагирующего Газа ( ДИНАРГ ), включающего диалоговую систему DIACHEM. 4
Программные средства реализованы в среде ОС ЕС и СВМ ЕС, ее отдельные компоненты адаптированы на персональной ЭВМ ( под управлением MS DOS ) и графической рабочей станции БЕСТА-88 ( под управлением ОС UNIX ). Решение реальных газодинамических и экологических задач с использованием соответствующих средств подтвердило работоспособность информационной поддержки пакета.
Внедрение результатов работы. Результаты выполненных в работе исследований нашли применение при решении ряда задач охраны окружающей среды. Так например, с использованием средств информационной поддержки было рассчитано образование оксидов азота при сжигании природного газа в паровых котлах ТЭС, интерактивная система поддержки кинетических механизмов внедрена в ОФАП САПР. Акт и справка о внедрении приведены в приложении диссертации.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: IV Всесоюзной конференции "Кинетические и газодинамические процессы в неравновесных средах" ( Красновидо-во, 1988 ), XX молодежной школе-семинаре "Проблемы теоретической и прикладной математики" ( Свердловск, 1989 ), конференции "Диалог «Человек - ЭВМ»" ( Свердловск, 1989 ), VII, VIII и IX Всесоюзных / школах по ППП ( Ярополец 1987, Иркутск 1989, Адлер 1991 ), Международном симпозиуме "INF0-89" ( Минск, 1989), конференции "Освоение и концептуальное проектирование интеллектуальных систем" ( Москва, 1990 ), Международных конференциях "Интеграция системы целевой подготовки специалистов и автоматизированных технических систем различного назначения" ( Алушта, 1990, 1991 ), школе-семинаре по Комплексам Программ Математической Физики ( Ростов - на - Дону, 1990 ), а также на семинаре в ИПК АН СССР ( 1990 ).
Публикации. По тематике диссертации опубликовано 13 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка литературы, содержащего 123 наименования и 3 приложений. Машинописных страниц - 203, рисунков -32, таблиц - 11, объем приложений - 44 страницы.
