Содержание к диссертации
Введение
1. Общие вопросы моделирования подшипников жидкостного трения 9
1.1. Физические принципы функционирования и виды подшипников жидкостного трения 9
1.2. Критерии подобия и характеристики подшипников 19
1.3. Обзор исследований и программных продуктов для расчета подшипников жидкостного трения 26
1.4. Структура, цель и задачи исследования 40
2. Математические модели расчета подшипников жидкостного трения 44
2.1. Расчетные схемы 44
2.2. Математическая модель течения смазочного материала 52
2.2.1. Моделирование гидродинамических эффектов 53
2.2.2. Система базовых уравнений 55
2.2.3. Теплофизические свойства смазочного материала 60
2.2.4. Виды задач моделирования 66
2.2.5. Методы решения краевых задач расчета полей давлений 70
2.3. Модель расчета лепесткового газодинамического подшипника 78
2.4. Алгоритмы решения комплексных задач расчета подшипников и результаты расчетов 87
3. Разработка программного обеспечения для расчета подшип ников жидкостного трения 93
3.1. Разработка структуры программного комплекса 93
3.2. Алгоритмическая и программная реализация отдельных компонент программного комплекса 105
3.2.1. Реализация внутреннего представления расчетной схемы 105
3.2.2. Организация взаимодействия компонентов системы 118
3.2.3. Представление возможностей расчетных модулей 124
3.2.4. Реализация сохранения и загрузки проектов 129
3.3. Программный комплекс «Подшипники скольжения» 130
4. Проверка адекватности и рекомендации по применению разработанного программного обеспечения 135
4.1. Проверка адекватности математических моделей и программного обеспечения 135
4.2. Проектирование подшипников с использованием программного комплекса «Подшипники скольжения» 142
Заключение 149
Список использованной литературы 151
Приложение
- Обзор исследований и программных продуктов для расчета подшипников жидкостного трения
- Математическая модель течения смазочного материала
- Модель расчета лепесткового газодинамического подшипника
- Программный комплекс «Подшипники скольжения»
Введение к работе
От качества подшипниковых узлов в значительной степени зависят работоспособность и долговечность машин. Во многих областях техники использование опор жидкостного трения является практически безальтернативным, так как они обладают рядом преимуществ по сравнению с подшипниками качения, в частности высокой быстроходностью, долговечностью, высокой демпфирующей способностью. Одной из причин, сдерживающих увеличение числа областей применения подшипников скольжения, является невозможность их унификации и необходимость проведения дополнительных исследований и расчетов в каждом отдельном случае. Выходом из сложившейся ситуации может служить разработка математического и программного обеспечения для расчета опор скольжения. Несмотря на многообразие геометрических форм, смазочных сред, режимов работы и конструктивных исполнений, физические основы работы подшипников скольжения одни и те же. Общими являются также основные уравнения, описывающие течение смазки в подшипнике, а следовательно алгоритм и методика расчета основных характеристик опоры скольжения.
Несмотря на множество работ в области гидродинамической смазки, некоторые аспекты функционирования, в частности влияние силовых и термических деформаций опорной поверхности подшипника на его характеристики, остаются недостаточно изученными.
На рынке программного обеспечения присутствует достаточно большое число продуктов для расчета подшипников жидкостного трения, которые можно разделить на две основные группы. К первой относятся универсальные пакеты, предназначенные для решения широкого класса инженерных задач. Вторую группу составляют специализированные программные продукты, для расчета подшипников жидкостного трения, предназначенные для решения некоторого ограниченного класса задач. При детальном рассмотрении программных систем, относящихся к обоим классам, можно еде-
5 лать следующие выводы: работа с универсальными пакетами требует высокой квалификации пользователя и значительных затрат труда, их стоимость высока, некоторые задачи расчета подшипников не могут быть решены с их помощью; специализированные программные продукты, также обладают рядом недостатков, среди которых можно выделить устаревший англоязычный интерфейс, отсутствие поддержки со стороны разработчиков, высокую стоимость, нерешенность ряда задач.
Таким образом, актуальность темы определяется необходимостью разработки программного и математического обеспечения для расчета опор скольжения, а также недостатками существующих программных продуктов.
Настоящая работа выполнялась в рамках ведомственной научной программы «Развитие научного потенциала высшей школы» (код проекта 4394,2005 г.), гранта Российского фонда фундаментальных исследований, тема № 06-08-96505,2006 г.), договора с ФГУП «Турбонасос» (№ 1162/300-04, 2004 - 2007 г.)
Объектом исследования являются подшипники жидкостного трения с различными способами создания несущей способности, типами дросселирования, формой и состоянием опорных поверхностей.
Предметом исследования являются математические модели, методы и^ программное обеспечение для определения интегральных характеристик подшипников жидкостного трения: грузоподъемности, потерь мощности на трение, расхода смазочного материала.
Цель и задачи исследования. Целью работы является систематизация постановок задач гидродинамической теории смазки, разработка математических моделей на основе базовых уравнений гидромеханики, термодинамики, теории упругости и расширяемого программного комплекса, служащих для решения задач проектирования опор жидкостного трения.
Достижение цели исследования предусматривает решение следующих задач:
1) провести анализ исследований в области гидродинамической теории смазки и программных продуктов для расчета подшипников жидкостного
трения, выявить требования, предъявляемые к подобным программным системам;
систематизировать математические модели жидкостной смазки радиальных, упорных и радиально-упорных подшипников с различным способами создания несущей способности с учетом геометрических, кинематических, гидравлических, гидро(газо)динамических, тепло физических факторов;
разработать математическую модель, алгоритм и методы решения уп-ругогазодинамической задачи применительно к лепестковым аэродинамическим подшипникам;
разработать концепцию построения, структуру программного комплекса для расчета подшипников жидкостного трения, средства взаимодействия компонентов системы; выбрать средства реализации и запрограммировать структурные единицы и модули программного комплекса;
провести проверку адекватности разработанных математических моделей, численных методов и программного обеспечения путем проведения сравнительного анализа результатов расчетов с доступными результатами экспериментальных и теоретических исследований других авторов;
разработать рекомендации по применению разработанного программного обеспечения в процессе проектирования подшипников жидкостного трения.
Научная новизна работы:
на основе проведенной систематизации математических моделей предложен и реализован подход для моделирования подшипников жидкостного трения, основанный на совместном решении уравнений гидродинамической теории смазки, термодинамики, теории упругости, отличающийся наличием единого расчетного ядра и системы баз данных;
разработана математическая модель и алгоритм решения комплексной упругогазодинамической задачи для расчета несущей способности, потерь мощности на трение и расхода смазочного материала в аэродинамиче-
7 ском подшипнике с упругими элементами, основанный на совместном решении уравнений газодинамики и моментной теории цилиндрических оболочек; 3) создан и апробирован расширяемый программный комплекс для расчета различных видов подшипников жидкостного трения, состоящий из модуля пользовательского интерфейса, программных модулей расчета полей давлений и упругих элементов, базы данных свойств смазочных материалов, позволяющий проводить расчет несущей способности, расхода смазочного материала, потерь мощности на трение.
Теоретическая база и методы исследования. Диссертационная работа в целом опирается на научные труды отечественных и зарубежных ученых в области гидродинамической теории смазки, теории упругости, вычислительной механики, разработки программного обеспечения.
Для решения поставленных задач и достижения цели диссертационной работы использовались методы математического моделирования и вычислительного эксперимента, численные методы решения дифференциальных уравнений и систем уравнений, методы объектно-ориентированного программирования, современные компьютерные технологии и системы.
Построение математических моделей подшипников основано на использовании модифицированного уравнения Рейнольдса, уравнения баланса энергий и уравнения баланса расходов. В качестве дополнительных соотношений используются аналитические зависимости для теплофизических свойств, полученные аппроксимацией табличных данных. Численное решение полученной системы уравнений основано на применении разработанных процедур метода конечных разностей и метода конечных элементов.
В качестве средства реализации разработанного программного комплекса «Подшипники скольжения» использовался язык программирования C++.
Достоверность полученных результатов обеспечивается корректностью постановки задач исследования, обоснованностью используемых теоретических построений, допущений и ограничений, применением апробированных
8 аналитических и численных методов анализа, а также подтверждается качественным и количественным согласованием теоретических результатов с экспериментальными данными других авторов.
Практическая ценность работы заключается в создании методики проектирования пакетов прикладных программ для проведения инженерных расчетов и разработке на ее основе инструментария проектирования подшипников жидкостного трения в виде расширяемого современного программного продукта.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационного исследования докладывались и обсуждались на: IV международном научном симпозиуме «Механизмы и машины ударного, периодического и вибрационного действия» (Орел 2006), международном научном симпозиуме «Гидродинамическая теория смазки-120 лет» (Орел, 2006); международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы динамики и прочности — 2007», (Самара, 2007); всероссийской научно-методической конференции «Основы проектирования и детали машин - XXI век». Диссертация была апробирована на заседании кафедры «Информационные технологии моделирования и управления» Воронежской государственной технологической академии (Воронеж, 2008).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 научных работ, включая 11 статей в научных сборниках и журналах, 5 свидетельств об официальной регистрации программы для ЭВМ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех
глав, заключения, списка литературы, приложений. Материал изложен на 193
страницах, содержит 63 рисунка и 12 таблиц. Библиография включает 108
наименований. . .
Обзор исследований и программных продуктов для расчета подшипников жидкостного трения
Задача стационарного расчета подшипника жидкостного трения при фиксированном положении цапфы ротора, вращающегося с постоянной скоростью, заключается, в первую очередь, в определении статических (несущая способность, расход смазочного материала, потери мощности на трение и прокачку), а затем динамических (коэффициенты жесткости и демпфирования) характеристик. Задача ставится в нелинейной постановке, с учетом различных факторов, оказывающих влияние на распределение поля давлений в подшипнике, таких как: кавитация и турбулентность смазки, упругие деформации, шероховатость опорных поверхностей и т. д.
Число публикаций, посвященных расчету подшипников жидкостного трения исчисляется десятками тысяч. Большинство печатных работ можно разделить на группы в соответствии со схемой, представленной на рисунке 1.7.
Основой расчета подшипников жидкостного трения является гидродинамическая теория смазки. В динамике жидкости распределения давлений и скоростей в смазочной пленке определяются на основе уравнений неразрывности и сохранения импульса. Уравнение неразрывности является следствием фундаментального закона сохранения массы. Три уравнения сохранения импульса, известные как уравнения Навье-Стокса для несжимаемого потока, по существу представляют собой второй закон Ньютона, записанный для каждого из направлений в трехмерном пространстве. Таким образом, получение простого теоретического решения предполагает совместное решение четырех уравнений, что не является тривиальной задаче ввиду нелинейности уравнений Навье-Стокса и необходимости организации итеративного процесса. При учете дополнительных факторов, таких как изменение температуры и турбулентность, число расчетных соотношений увеличивается, и процедура получения решения сильно усложняется. Ввиду этого Рейнольде в 1886 г. сделал ряд допущений и получил линейное дифференциальное уравнение (1.2) для описания течения смазочного материала в зазоре подшипника.
Прежде всего, Рейнольде отметил тот факт, что толщина смазочного слоя намного меньше диаметра подшипника (обычно это соотношение имеет порядок 10" ), что позволило упростить уравнения Навье-Стокса, опустив некоторые члены ввиду их малости. Также было принято допущение о постоянстве давления по толщине смазочного слоя, что позволило определить компоненты скорости. Классическое уравнение Рейнольдса предполагает, что вязкость смазочного материала постоянна и течение является ламинарным. Исключение этих двух допущений делает уравнение (1.2) более общим [80, 82].
В процессе работы подшипника жидкостного трения в области, где зазор между поверхностями увеличиваются, могут возникнуть отрицательные давления и образоваться зоны кавитации [88].
Первые попытки учесть температурные эффекты (зависимость вязкости смазочного материала от температуры) были сделаны в работе [94]. Авторы использовали эмпирическое уравнение для определения температуры в смазочном слое. Эффективность такого подхода была невысокой. На данном этапе развития гидродинамической теории смазки стало очевидно, что для учета температурных эффектов необходимо введение в модель уравнения энергии (1.3).
Уравнение (1.3) описывает процессы теплопередачи в смазочном слое (левая часть уравнения), теплообмена с поверхностями подшипника и ротора (первый член в правой части), диссипации энергии в смазочном слое (второй член в правой части).
Для увеличения вычислительной эффективности были получены два варианта уравнения (1.3). В первом не учитывался теплообмен с опорными поверхностями (в виду быстротечности процесса смазки), таким образом, задача решалась в адиабатной постановке [26, 27, 93]. В этих работах не учитывается изменение температуры по толщине смазочного слоя, а, следовательно, не удовлетворяются тепловые граничные условия на поверхностях трения. В 1960-х годах стало ясно, что в некоторых случаях применение адиабатической теории является некорректным [90, 101]. Так появилась другая форма уравнения (1.3) с учетом теплообмена с поверхностями трения (термогидродинамическая (ТГД) теория). При этом, система уравнений дополняется уравнениями теплопроводности для подвижной и неподвижной поверхностей трения. Результаты, полученные на основе ТГД теории, лучше согласуются с экспериментальными данными, чем результаты расчета, полученные без учета зависимости свойств смазочного материала от температуры. В статье [84] отмечается, что разница, связанная с учетом температурных эффектов может достигать 30% при высоких скоростях вращения ротора.
Математическая модель течения смазочного материала
При расчете поля давлений в смазочном слое принимаются следующие основные допущения: ? смазочный материал является сплошной средой, полностью заполняющей весь осевой зазор; ? двухфазный смазочный материал считается ньютоновской жидкостью, т.е. тензор напряжений в смазочном слое линейно зависит от тензора скоростей деформации; ? парожидкостная среда - изотропна, т.е. физические свойства в каждой ее точке одинаковы во всех направлениях; ? пренебрегаем изменением термодинамических параметров по толщине смазочного слоя из-за его малости; ? полагаем значительными градиенты скоростей только в направлении нормали к трущимся поверхностям, а скорость смазочного материала в этом направлении считаем малой; ? не учитываем кривизну смазочного слоя вследствие его малой толщины; ? пренебрегаем действием сил поверхностного натяжения, локальными силами инерции и тяжести смазочного материала; ? скольжение смазочного материала относительно рабочих поверхностей подшипника и ротора отсутствует, а скорость граничных слоев смазочного материала равна скорости прилегающих опорных поверхностей; ? считаем, что рабочие поверхности цапфы и подшипника абсолютно чистые и гладкие, форма и размеры их поперечного сечения не меняются вдоль оси подшипника, а неточности изготовления и монтажа роторно-опорного узла — незначительны. Рассмотрение парожидкостного течения смазочного материала может проводиться на основании двух различных моделей: 1) гетерогенной (учет взаимовлияния фаз); 2) гомогенной (однородная среда с осредненными параметрами, взаимодействие фаз исключено).
Расчет поля давлений с использованием обеих моделей приводит к хорошо согласующимся (погрешность не превышает 10 %) с экспериментом результатам и, более того, при сравнительно небольшом массовом паросо-держании (х 0.5) гомогенная модель оказывается более адекватной реальному течению [44]. В связи с этим, а также с учетом большей сложности построения гетерогенной модели, расчет поля давлений строим на основании гомогенной модели. Осредненные значения параметров парожидкостного смазочного слоя можно определить по массовому паросодержанию и физическим свойствам каждой фазы на линии насыщения. Такие параметры двухфазной среды, как энтальпия и плотность, выражаются, следующими соотношениями ( и " - соответственно жидкая и газовая фаза): Поскольку вязкость двухфазной среды определяется вязкостью составляющих ее фаз и зависит от структуры потока, режима течения и других факторов, то коэффициент динамической вязкости определяется по следующим соотношениям: Увеличение скоростей вращения приводит к тому, что в радиальном зазоре возможны не только ламинарные течения двухфазной среды, но и турбулентные.
Переход от ламинарного режима течения к турбулентному характеризуется сверхкритическими значениями числа Рейнольдса [29]: де Vm — средняя скорость течения; L - характерный размер; р и ц плотность и вязкость среды; Re — критическое значение числа Рейнольдса. В двухфазной среде турбулентность усложняет картину течения и приводит к перемешиванию элементарных объемов фаз, наличию хаотических пульсаций скоростей и давлений во всех направлениях и появлению турбулентной («вихревой») вязкости. Влияние вихревой вязкости при определении поля давлений в смазочном слое можно учесть введением коэффициентов турбулентности Кх и Kz. В однофазных течениях смазочного материала коэффициенты турбулентности определяем, по соотношениям [39]: Кх = 1 + 0,044 (к 2 Re)0,725; К2 = 1 + 0,0247 (к 2 Re) 6S, где к — коэффициент Кармана, определяющий величину пути смешения и зависящий от осевого зазора.. Коэффициент к может принимать еле дующие значения: к 0,2...0,4. ПрИчем малые значения к соответствуют малым осевым зазорам от 10 до 100 мкм. Часто рассчитывают коэффициент Кармана по эмпирической зависимости: к = 0,125-Re0,07. Для двухфазного турбулентного течения смазочного материала коэффициенты Кх и Kz смазочного слоя будем рассчитывать согласно методике, предложенной в [44]: причем значения коэффициентов турбулентности каждой из фаз определяются по следующим зависимостям: Теоретической базой для составления уравнений, описывающих поведение смазочного слоя, являются уравнения динамики вязкой сжимаемой жидкости, которые выражают законы сохранения массы, импульса и энергии [29]: Закон сохранения массы в виде уравнения неразрывности потока: Эр Закон сохранения количества движения и момента количества движения в малом фиксированном объеме жидкости, выраженный Стоксом в векторной форме
Модель расчета лепесткового газодинамического подшипника
Многие подшипники обладают податливостью, т.е. свойством, которое конструктор иногда стремится свести к минимуму, а иногда повысить и обратить на пользу. Для лепестковых подшипников с газовой смазкой податливость элементов является необходимым условием работы, причем упругие деформации элементов могут иметь тот же порядок величины, что и толщина смазочной пленки.
Лепестковый газодинамический подшипник состоит из полого цилиндра внутри которого расположен круговой гофрированный элемент, на который опирается очень тонкий лепесток (рисунок 2.13). И круговой гофрированный элемент, и основной лепесток, оба прикреплены к втулке с помощью точечной сварки. Запатентованы различные варианты крепления. Лепесток имеет тонкое покрытие из Тефлона-Сили полиамида, обеспечивающее скользящие характеристики при запуске и останове. Во время работы машины слой газовой смазки разделяет подшипник и вал тем самым защищает их от износа.
При вращении вала формируется клинообразная полость под воздействием радиальных смещений вала. Газодинамическая сила затягивает рабочий газ в эту полость, где он подвергается сжатию. Лепесток прогибается обеспечивая некоторую толщину смазочного слоя, превышающую толщину при эквивалентной жесткой поверхности, что приводит к снижению потерь мощности [67]. Гофрированный элемент работает как пружина, обеспечивающая подстройку под центробежное увеличение диаметра, резкие скачки, а также служит для подавления неустойчивости. Этот элемент также создает проточную часть для охлаждающего воздуха, уносящего паразитное тепло от подшипника.
В конструкции лепесткового газодинамического подшипника необходимо учитывать деформации лепестка, а также кругового гофрированного элемента. Причем, как следует из [38]: «Непременным условием нормальной работы лепесткового подшипника при действии внешней нагрузки является то, что прогибы лепестков должны быть в области упругих деформаций материала лепестков».
Существуют различные конструкции лепестковых подшипников, отличающиеся количеством и формой упругих элементов. В данной работе рассматривается трехклиновый лепестковый газодинамический подшипник (расчетная схема представлена на рисунке 2.6 б)).
Математическая модель рассматриваемого подшипника основывается на уравнениях (2.22), (2.24), описывающих течение смазочного материала. Так как сжимаемостью смазочного- материала в данном случае пренебречь нельзя, уравнение баланса энергий записывается в форме от энтальпии. Для учета влияния турбулентности используются соотношения, рассмотренные в разделе 2.2.1. В качестве соотношений для определения свойств смазочного материала используем построенную аппроксимацию (таблица 2.1).
При вращении ротора под действием газодинамического давления рабочая часть основного лепестка принимает «ложкообразную» форму; т. е. задача становится объемной [38]. Следовательно, чтобы достоверно и с мини мальным количеством допущений описать деформации упругой поверхности лепестка обратимся к теории оболочек.
В настоящее время теория оболочек является одним из наиболее актуальных разделов теории упругости. Это связано с тем, что конструкции, созданные на основе оболочек, сочетают в себе легкость, высокую прочность и плотность компоновки, благодаря чему находят широкое применение в самых разных отраслях промышленности и, что особенно важно, в наиболее важных областях: самолето- и ракетостроении, криогенной технике и холодильных установках, космических и военно-промышленных разработках. Заметим, что оболочки обладают весьма выгодными упругими свойствами и при рациональном проектировании могут выдерживать значительную нагрузку при минимальной толщине [15].
Срединная поверхность, толщина и граничный контур в совокупности полностью определяют оболочку с геометрической стороны (рисунок 2.10). Задачей теории оболочек как отдела теории упругости, является изучение их деформации под действием заданной нагрузки.
Расчетная схема лепестка представляет собой тонкую незамкнутую цилиндрическую оболочку, защемленную по одной образующей и свободную по другой, нагруженную внутренним давлением (рисунок 2.15). Торцы оболочки свободны и нагрузка не симметрична относительно оси цилиндра, следовательно деформация сводится к прогибу. Величину прогиба в подобных случаях можно получить с достаточной точностью, совершенно пренебрегая растяжением срединной поверхности оболочки. Для описания напряженно-деформированного состояния оболочечного элемента используем моментную теорию расчета цилиндрических оболочек, что позволяет рассмотреть неосе-симметричное нагружение.
Программный комплекс «Подшипники скольжения»
Выбор подходящего внутреннего представления для расчетной схемы подключаемого модуля в рамках модуля пользовательского интерфейса является принципиальным вопросом, так как от характера этого представления зависит удобство и легкость взаимодействия пользователя с ним, а также структура и функциональные возможности протокола взаимодействия модулей и комплекса в целом.
Такое представление должно быть достаточно универсальным для работы с различными моделями и расчетными схемами. В связи с. этим, для представления модели внутри модуля пользовательского интерфейса было выбрано описание расчетной схемы в терминах объектно-ориентированного подхода.
Использование объектно-ориентированного подхода подразумевает разбиение модели на объекты (либо. представление в виде единственного объекта), принадлежащие некоторым классам. Можно утверждать, что такое разбиение возможно всегда, так как объектно-ориентированный подход базируется на свойствах человеческого мышления. Это означает, что в большинстве случаев уже в момент создания расчетной схемы, в ней были выделены составляющие ее объекты, отнесенные к некоторым классам. Преимущество такого подхода заключается еще и в том, что при продуманном выделении объектов, такое представление будет достаточно близко к естественному представлению пользователя, либо позволит пользователю скорректировать собственное представление о структуре моделируемого явления. Использование объектного представления модели в качестве внутреннего для модуля пользовательского интерфейса предоставляет широкие возможности по отображению информации для пользователя. Кроме того, как будет показано далее, такой подход позволяет свести к единому представлению виды расчетов.
Для использования объектного представления, перед началом работы расчетный модуль должен сообщить оболочке описания используемых классов и структуру доступных видов расчетов. Следует заметить, что непосредственно вид расчета и его структура так же могут быть представлены в виде объекта (объектов) некоторого класса (классов). Это позволяет использовать единую структуру для описания как расчета, так и составляющих его элементов. Таким образом, от расчетного модуля требуется предоставление описания некоторой иерархии классов, с выделенными в ней классами, объекты которых характеризуют виды расчетов. Определение класса, описывающего расчет, может быть осуществлено путем указания в качестве родительского некоторого класса, представляющего абстрактный расчет.
Получив сведения об иерархии классов используемых объектов, оболочка транслирует их во внутреннее представление, и дает возможность пользователю создавать объекты, используя библиотеку доступных классов, редактировать их свойства. При этом, информация обо всех действиях пользователя должна адекватным образом передаваться в расчетный модуль (согласно протоколу взаимодействия). Расчетный модуль еще до начала выполнения расчета может скорректировать действия пользователя, отменить ввод некорректных значений параметров объектов.
С другой стороны, расчетный модуль не обязан дублировать целиком всю совокупность созданных пользователем объектов. Так, например, расчетный модуль может запросить информацию о параметрах расчета и используемых в нем объектах непосредственно перед выполнением данного расчета. Протокол взаимодействия, вводя дополнительный уровень абстракции между расчетным модулем и модулем пользовательского интерфейса, снимает какие-либо ограничения на методы представления модели внутри расчетного модуля. Этим достигается большая степень свободы разработчика программного модуля.
Схема взаимодействия компонентов программного продукта с учетом объектного представления модели представлена на рисунке 3.4.
Формат описания возможностей расчетных модулей должен быть простым и удобным, и, в тоже время,- обеспечивать необходимую гибкость и полноту представления информации. Наиболее предпочтительным было бы использование какого-либо стандартизированного языка разметки документов, что позволило бы избежать создания средств его обработки, а также упростило взаимодействие (если такое потребуется) со сторонними программными продуктами.
С учетом того, что в качестве внутреннего представления модели в модуле пользовательского интерфейса было выбрано описание в терминах объектно-ориентированного подхода, наилучшим выбором является использование какого-либо из SGML (Standard Generalized Markup Language) [106]-производных языков, например XML (Extensible Markup Language) [70].
Преимущества применения XML структуры и иерархии классов предметной области расчетного модуля: независимость языка от представляемой информации позволяет использовать его применительно к конкретной предметной области; гибкость языка позволяет описывать сложные структуры и их отношения; простота в использовании обеспечивается наличием множества синтаксических анализаторов XML реализующих стандарт DOM (Document Object Model — объектная модель документа); удобство представления информации и распространенность языка XML дает возможность быстрой адаптации к разработанному диалекту.
Необходимо отметить, что концепции разработки программного обеспечения (структура, организация взаимодействия его компонентов), представленные в данном разделе, могут быть использованы не только для разработки программного обеспечения для расчета узлов жидкостного трения, но и для проведения любых других схожих расчетов. Использование объектно-ориентированного подхода и введение на его основе дополнительного уровня абстракции в виде описание описания возможностей модуля, позволяет достичь высокого уровня гибкости и универсальности программного обеспечения.
