omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2026-197-23-30JNVTPEomna-327Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGВлияние уровня геометрической детализации цифрового двойника экспериментальной установки на результаты вычислительных экспериментовInfluence of the geometric detail level of the digital twin of the experimental setup on the results of computational experimentshttps://orcid.org/0009-0007-1686-2579ВедяйкинаО. И.VediaikinaO. I.

Ведяйкина Ольга Ивановна, кандидат физикоматематических наук, доцент кафедры «Общая физика и теоретическая механика»,

603000, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65.

Vedyaikina Olga Ivanovna, Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor of the General Physics and Theoretical Mechanics Department,

Il’inskaya St., 65, Nizhny Novgorod, 603000.

razvnauki@rambler.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1220-6930ХазовП. А.KhazovP. A.

Хазов Павел Алексеевич, доктор технических наук, доцент (Россия), доцент кафедры «Теория сооружений и техническая механика»,

603000, г. Нижний Новгород, ул. Ильинская, 65.

AuthorID (SCOPUS): 57219007380.

ResearcherID: ABN-9937-2022.

Khazov Pavel Alekseevich, Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Theory of Structures and Technical Mechanics Department,

Il’inskaya St., 65, Nizhny Novgorod, 603000.

AuthorID (SCOPUS): 57219007380.

ResearcherID: ABN-9937-2022.

khazov.nngasu@mail.ruНижегородский государственный архитектурно-строительный университетРоссияNizhny Novgorod State University of Architecture and Civil EngineeringRussian Federation202624022026012330Copyright © Ведяйкина О.И., Хазов П.А., 20262026Ведяйкина О.И., Хазов П.А.Vediaikina O.I., Khazov P.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/327

В статье исследуются особенности влияния уровня геометрической детализации на точность результатов моделирования физических процессов над цифровым двойником высокотехнологичных установок. В качестве примера используется малогабаритная дозвуковая аэродинамическая труба. Проводится ряд компьютерных экспериментов с геометрическими моделями, отличающимися степенью детализации: от упрощенных до максимально полно отражающих реальную установку. Результаты компьютерного моделирования являются основой для определения оптимального варианта модели для создания наиболее точного цифрового двойника, при этом обладающего также достаточной степенью вычислительной эффективности.

The article explores the impact of the level of geometric detail on the accuracy of modeling physical processes over a digital twin of high-tech facilities. A miniature subsonic wind tunnel is used as an example. The authors have conducted a series of computer simulations with pipe models, varying in the degree of detail: from simplified to the most detailed. By comparing the results of these simulations, the researchers aim to determine the optimal level of model detail to create the most accurate digital twin. The findings are planned to be used to make practical recommendations on the selection of suitable geometric models for the creation of digital twins intended for aerodynamic research. Thus, the aim of the work is to establish the relationship between the complexity of the geometric model and the accuracy of the results of modeling aerodynamic processes in a digital twin. The more accurate the model, the more computing resources will be required, so finding the optimal balance between accuracy and computational efficiency is a key research objective.

компьютерное моделированиецифровой двойникгеометрическая модельэкспериментальная установкааэродинамическая установкагеометрическая детализацияcomputer modelingdigital twingeometric modelexperimental setupaerodynamic setupgeometric detailReferencesLeonovich S. N., Riachi J. 3D-Modeling for Life Cycle of the Structure. Science and Technique. 2021. Vol. 20, no. 1. P. 5–9. DOI: 10.21122/2227-1031-2021-20-1-5-9. EDN: ORBAPZ.Leonovich S. N., Riachi J. 3D-Modeling for Life Cycle of the Structure. Science and Technique. 2021. Vol. 20, no. 1. P. 5–9. DOI: 10.21122/2227-1031-2021-20-1-5-9. EDN: ORBAPZ.Байбурин В. Б., Никифоров А. А., Пахомов Я. А. [и др.]. Цифровой двойник стерилизатора с цифровой системой управления параметрами СВЧ излучения магнетронного генератора // Математическое моделирование, компьютерный и натурный эксперимент в естественных науках. 2023. № 3. С. 35–43. DOI: 10.24412/2541-9269-2023-3-35-43. EDN: RHGREV.Bayburin V. B., Nikiforov A. A., Pakhomov Ya. A. [et al.]. Tsifrovoy dvoynik sterilizatora s tsifrovoy sistemoy upravleniya parametrami SVCh izlucheniya magnetronnogo generator [Digital double of the sterilizer with a digital control system for the parameters of the microwave radiation of the magnetron generator]. Matematičeskoe Modelirovanie, Kompʹûternyj i Naturnyj Èksperiment v Estestvennyh Naukah. 2023. No. 3. P. 35–43. DOI: 10.24412/2541-9269-2023-3-35-43. EDN: RHGREV. (In Russ.).Ведяйкина О. И., Хазов П. А., Шилов С. С. Алгоритм цифровой поддержки работоспособности малогабаритных аэродинамических экспериментальных установок // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Строительство и архитектура. 2025. Т. 25, № 2. С. 62–71. DOI: 10.14529/build250208. EDN: RZJJND.Vedyaykina O. I., Khazov P. A., Shilov S. S. Algoritm tsifrovoy podderzhki rabotosposobnosti malogabaritnykh aerodinamicheskikh eksperimental’nykh ustanovok [An algorithm for the digital support of the performance of small-sized aerodynamic experimental setups]. Vestnik Yuzhno-Ural’skogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Stroitel’stvo i arkhitektura. Вulletin of South Ural State University. Series Construction Engineering and Architecture. 2025. Vol. 25, no. 2. P. 62–71. DOI: 10.14529/build250208. EDN: RZJJND. (In Russ.).Piras G., Muzi F., Tiburcio V. A. Digital management methodology for building production optimization through digital twin and artificial intelligence integration. Buildings. 2024. Vol. 14, no. 7. P. 2110. DOI: 10.3390/buildings14072110. EDN: IDYZLA.Piras G., Muzi F., Tiburcio V. A. Digital management methodology for building production optimization through digital twin and artificial intelligence integration. Buildings. 2024. Vol. 14, no. 7. P. 2110. DOI: 10.3390/buildings14072110. EDN: IDYZLA.Lehner Ch., Padovano A., Zehetner Ch., Hackenberg G. Digital twin and digital thread within the product lifecycle management. Procedia Computer Science. 2024. Vol. 232. P. 2875–2886. DOI: 10.1016/j.procs.2024.02.104. EDN: LTNKJC.Lehner Ch., Padovano A., Zehetner Ch., Hackenberg G. Digital twin and digital thread within the product lifecycle management. Procedia Computer Science. 2024. Vol. 232. P. 2875–2886. DOI: 10.1016/j.procs.2024.02.104. EDN: LTNKJC.Liu Sh., Lu Yu., Shen X., Bao J. A digital threaddriven distributed collaboration mechanism between digital twin manufacturing units. Journal of Manufacturing Systems. 2023. Vol. 68. P. 145–159. DOI: 10.1016/j.jmsy.2023.02.014. EDN: BWCNWU.Liu Sh., Lu Yu., Shen X., Bao J. A digital threaddriven distributed collaboration mechanism between digital twin manufacturing units. Journal of Manufacturing Systems. 2023. Vol. 68. P. 145–159. DOI: 10.1016/j.jmsy.2023.02.014. EDN: BWCNWU.Петрушин С. И., Петрушин С. И. Техноэкономика. Оптимизация жизненного цикла изделий машиностроения: моногр. Томск: Изд-во Томского политехнического ун-та, 2010. 138 с.Petrushin S. I., Petrushin S. I. Tekhnoekonomika. Optimizatsiya zhiznennogo tsikla izdeliy mashinostroyeniya [Techno-economics. Optimization of the life cycle of mechanical engineering products]. Tomsk, 2010. 138 р. (In Russ.).Jiang L., Su Sh., Pei X. [et al.] Product-part level digital twin modeling method for digital thread framework. Computers & Industrial Engineering. 2023. Vol. 179. P. 109168. DOI: 10.1016/j. cie.2023.109168. EDN: CESZDI.Jiang L., Su Sh., Pei X. [et al.] Product-part level digital twin modeling method for digital thread framework. Computers & Industrial Engineering. 2023. Vol. 179. P. 109168. DOI: 10.1016/j. cie.2023.109168. EDN: CESZDI.Лычкина Н. Н., Павлов В. В. Концепция цифрового двойника и роль имитационных моделей в архитектуре цифрового двойника // Имитационное моделирование. Теория и практика (ИММОД-2023): cб. тр. Одиннадцатой всерос. науч.практ. конф. по имитационному моделированию и его применению в науке и промышленности, Казань, 18–20 октября 2023 года. Казань: Изд-во АН РТ, 2023. С. 139–149.Lychkina N. N., Pavlov V. V. Kontseptsiya tsifrovogo dvoynika i rol’ imitatsionnykh modeley v arkhitekture tsifrovogo dvoynika [The concept of the digital twin and the role of simulation models in the architecture of the digital twin]. Imitatsionnoye modelirovaniye. Teoriya i praktika (IMMOD-2023). Kazan, 2023. P. 139–149. (In Russ.).Пантюхин О. В., Васин С.А. Цифровой двойник изделий специального назначения // Качество. Инновации. Образование. 2021. № 1 (171). С. 37–40. DOI: 10.31145/1999-513x2021-1-37-40. EDN: ZPWWOZ.Pantyukhin O. V., Vasin S.A. Tsifrovoy dvoynik izdeliy spetsial’nogo naznacheniya [Digital double of special purpose products]. Kachestvo. Innovatsii. Obrazovaniye. Quality. Innovation. Education. 2021. No. 1 (171). P. 37–40. DOI: 10.31145/1999-513x-2021-1-37-40. EDN: ZPWWOZ. (In Russ.).Семенов А. П. Технология «Цифровой двойник» при техническом обслуживании локомотивов // Транспорт Азиатско-Тихоокеанского региона. 2019. № 3 (20). С. 38–40. EDN: NXSJER.Semenov A. P. Tekhnologiya «Tsifrovoy dvoynik» pri tekhnicheskom obsluzhivanii lokomotivov [“Digital Twin” technology in locomotive maintenance]. Transport AziatskoTikhookeanskogo regiona. Transport of the Asia-Pacific Region. 2019. No. 3 (20). P. 38–40. EDN: NXSJER. (In Russ.).Arrichiello V., Gualeni P. Systems engineering and digital twin: a vision for the future of cruise ships design, production and operations. International Journal on Interactive Design and Manufacturing. 2020. Vol. 14, no. 1. P. 115–122. DOI: 10.1007/ s12008-019-00621-3.Arrichiello V., Gualeni P. Systems engineering and digital twin: a vision for the future of cruise ships design, production and operations. International Journal on Interactive Design and Manufacturing. 2020. Vol. 14, no. 1. P. 115–122. DOI: 10.1007/ s12008-019-00621-3.Перевалов Ю. Ю., Демидович В. Б. Цифровой двойник установки индукционного нагрева углеродных волокон // Электротехника. 2021. № 3. С. 16–20. EDN: EUKZXE.Perevalov Yu. Yu., Demidovich V. B. Tsifrovoy dvoynik ustanovki induktsionnogo nagreva uglerodnykh volokon [Digital twin of induction installation for heating carbon fiber]. Elektrotekhnika. 2021. No. 3. P. 16–20. EDN: EUKZXE. (In Russ.).Grieves M. Digital Twin: Manufacturing Excellence through Virtual Factory Replication // LLC. 2014. https://www.researchgate.net/publication/275211047_Digital_Twin_Manufacturing_Excellence_through_Virtual_Factory_Replication (accessed: 28.05.2025).Grieves M. Digital Twin: Manufacturing Excellence through Virtual Factory Replication // LLC. 2014. https://www.researchgate.net/publication/275211047_Digital_Twin_Manufacturing_Excellence_through_Virtual_Factory_Replication (accessed: 28.05.2025).Zhang H., Wang Z., Zhang Sh. [et al.] Digital-Triplet: a new three entities digital-twin paradigm for equipment fault diagnosis. Journal of Intelligent Manufacturing. 2024. DOI: 10.1007/s10845-024-02471-7. EDN: BCCFOK.Zhang H., Wang Z., Zhang Sh. [et al.] Digital-Triplet: a new three entities digital-twin paradigm for equipment fault diagnosis. Journal of Intelligent Manufacturing. 2024. DOI: 10.1007/s10845-024-02471-7. EDN: BCCFOK.Jeong D. Y., Jo S. K., Lee In. B. [et al.] Digital Twin Application: Making a Virtual Pig House Toward Digital Livestock Farming. IEEE Access. 2023. Vol. 11. P. 121592–121602. DOI: 10.1109/access.2023.3313618. EDN: GEKYGW.Jeong D. Y., Jo S. K., Lee In. B. [et al.] Digital Twin Application: Making a Virtual Pig House Toward Digital Livestock Farming. IEEE Access. 2023. Vol. 11. P. 121592–121602. DOI: 10.1109/access.2023.3313618. EDN: GEKYGW.ГОСТ Р 57700.37-2021/ Компьютерные модели и моделирование. Цифровые двойники изделий. Общие положения. Введ. 01–01–2022. Москва: Российский институт стандартизации, 2021. 16 с.GOST R 57700.37-2021. Komp’yuternyye modeli i modelirovaniye. Tsifrovyye dvoyniki izdeliy. Obshchiye polozheniya [Computer models and simulation. Digital twins of products. General provisions]. Moscow, 2021. 16 p. (In Russ.).Zhang S., Zsбki A. M. Effect Geometric Detail on the Outcome of DEM Simulations with Polyhedral Particles. Geomechanics and Geoengineering. 2023. Vol. 18, no. 5. P. 426–439. DOI: 10.1080/17486025.2022.2065037. EDN: FIBLMD.Zhang S., Zsбki A. M. Effect Geometric Detail on the Outcome of DEM Simulations with Polyhedral Particles. Geomechanics and Geoengineering. 2023. Vol. 18, no. 5. P. 426–439. DOI: 10.1080/17486025.2022.2065037. EDN: FIBLMD.Гордеева Э. С., Богуцкий В. Б. Оценка влияния геометрических характеристик обрабатываемой детали и частиц рабочей среды на процесс вибрационной упрочняющей обработки // Вестник науки и образования Северо-Запада России. 2024. Т. 10, № 1. С. 76–85. EDN: CDXTBC.Gordeeva E. S., Bogutsky V. B. Otsenka vliyaniya geometricheskikh kharakteristik obrabatyvayemoy detali i chastits rabochey sredy na protsess vibratsionnoy uprochnyayushchey obrabotki [Evaluation of the influence of the geometric characteristics of the processed detail and the particles of the working medium on the process of vibration hardening]. Vestnik nauki i obrazovaniya Severo-Zapada Rossii. Journal of Science and Education of North-West Russia. 2024. Vol. 10, no.1. P. 76–85. (In Russ.).Басов К. А. ANSYS для конструкторов. Москва: ДМК Пресс, 2016. 248 с.Basov K. A. ANSYS dlya konstruktorov [ANSYS for constructors]. Moscow, 2016. 248 p. (In Russ.).Темам Р. Уравнения Навье–Стокса. Теория и численный анализ. 2-е изд. Москва: Мир, 1981. 408 с.Temam R. Uravneniya Nav’ye–Stoksa. Teoriya i chislennyy analiz [Navier–Stokes equations. Theory and numerical analysis]. 2nd ed. Moscow, 1981. 408 p. (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.