Влияние уровня геометрической детализации цифрового двойника экспериментальной установки на результаты вычислительных экспериментов

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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. 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.

7. Петрушин С. И., Петрушин С. И. Техноэкономика. Оптимизация жизненного цикла изделий машиностроения: моногр. Томск: Изд-во Томского политехнического ун-та, 2010. 138 с.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. Семенов А. П. Технология «Цифровой двойник» при техническом обслуживании локомотивов // Транспорт Азиатско-Тихоокеанского региона. 2019. № 3 (20). С. 38–40. EDN: NXSJER.

12. 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.

13. Перевалов Ю. Ю., Демидович В. Б. Цифровой двойник установки индукционного нагрева углеродных волокон // Электротехника. 2021. № 3. С. 16–20. EDN: EUKZXE.

14. 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).

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. Басов К. А. ANSYS для конструкторов. Москва: ДМК Пресс, 2016. 248 с.

21. Темам Р. Уравнения Навье–Стокса. Теория и численный анализ. 2-е изд. Москва: Мир, 1981. 408 с.