авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |

«International Academy of Science and Higher Education «THEORY AND PRACTICE IN THE PHYSICAL, MATHEMATICAL AND TECHNICAL SCIENCES» Materials digest of the ...»

-- [ Страница 2 ] --

Open specialized section TECHNICAL SCIENCES FATIGUE CURVE APPROXIMATION USING DANIELS’ SEQUENCE AND MARKOV CHAIN V Cimanis, doctoral student.

Y.Paramonov, prof., Hab. Dr. Sc. Eng Riga Technical University, Latvia Conference participants, National championship in scientific analytics The possibility of using the model based on Daniels’ sequence and Markov chain theory for approximation of S-N fatigue curve of composite material is studied. The model allows to see the connection between static strength distribution parameters and parameter of S-N fatigue curve. Although the model is too simple and does not provide numerical coincidence with experimental fatigue test data but it can explain existence of fatigue limit and it can be used as nonlinear regression model of S-N fatigue curve with and without fatigue limit. By the use of this model we can predict fatigue curve changes as consequence of static strength parameter changes. Numerical example is given.

Keywords: strength, fatigue life, Markov chain, Daniels’ sequence Avia, rocket and space technics Avia, rocket and space technics Technical sciences Technical sciences References:

1. Harris B. Fatigue in Composites. Cambridge, England: Woodhead publishing limited, 2003.

2. Pascual F.G., Meeker W.Q. Estimating Fatigue Curves with the Random Fatigue-limit Model. Technometrics. Vol. 41, 1999, pp. 277-302.

3. Paramonov Yu., Kuznetsov A., Kleinhofs M. Reliabilty of fatigue-prone airframes and composite materials. Riga: RTU, 2011.

4. Paramonov Yu., Kleinhofs M., Paramonova A. Markov model of connection between the distribution of static strength and fatigue life of a fibrous composite.// Springer Science+Business Media, Inc, Translated from Mekhanika Kompozitnykh Materialov, September-October, 2006, Vol. 42, No.5, pp. 615-630, 5. Kleinhofs M. Investigation of static strength and fatigue of composite material used in aircraft structure. Candidate degree thesis, Riga, 1983.

6. Daniels H.E. The statistical theory of the strength of bundles of threads. I. Proceedings of the Royal Society of London, Series A, 1945;

183(995): 405-435.

7. Daniels H.E. The maximum of a Gaussian process whose mean path has a maximum, with an application to the strength of bundles of fibers. Advances in Applied Probability, 1989;

21(2): 315-33.

УДК 629. ИССЛЕДОВАНИЕ АЭРОДИНАМИКИ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ГИПЕРЗВУКОВЫХ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ Хлопков Ю.И., д-р физ.-мат. наук, проф.

Зея Мьо Мьинт, канд. физ.-мат. наук, докторант Хлопков А.Ю., аспирант Чжо Зин, аспирант Московский физико-технический институт, Россия Участники конференции, Национального первенства научной аналитике, Открытого Европейско-Азиатского первенства по научной аналитике Предложена методика расчета и проведены исследования расчета аэродинамических характеристик перспективных гиперзвуковых летательных аппаратов. Методика и разработанная программа расчета позволяют исследовать физику полета произвольных тел на всех этапах траектории полета: от орбитальной траектории до режима посадки. В частности, исследованы аэродинамические характеристики реальных компоновок гиперзвуковых летательных аппаратов по Российскому Проекту «Клипер» и Проекту USA «Falcon HTV-2».

Ключевые слова: космическая техника, гиперзвуковые летательные аппараты, аэродинамика в переходном режиме, числа Рейнольдса, гипотеза локальности.

Research proposed the method and carried out the calculation of the aerodynamic characteristics of hypersonic vehicles. Method and this calculation program allow to study physics of flight of arbitrary bodies in all stages of path: from orbital trajectory to landing regime. In particular, it’s investigated the aerodynamic characteristics of actual hypersonic aircraft layouts by Russian project «Clipper» and USA project «Falcon HTV-2».

Keywords: space technology, hypersonic aircrafts, aerodynamic in transitional regime, Reynolds number, the hypothesis of locality.

Технический прогресс в космической технике и гиперзвуковой авиации привел к интенсивному развитию теоретических и экс периментальных исследований в области аэродинамики гиперзвуковых течений. Компьютерное моделирование позволяет при Avia, rocket and space technics помощи инженерных методов быстро и надежно проводить анализ аэродинамических характеристик летательных аппаратов. При этом важное значение имеет исследование двух предельных областей газовой динамики. Одна из них - изучение динамики сплошной среды, а другая – свободномолекулярная газовая динамика и примыкающая к ней среда, где течение газа является разреженным [1]. Направление исследования гиперзвукового обтекания тел разреженном газом можно определить так: в первом случае в рамках обычной теории газовой динамики учитывают явления скольжения на поверхности обтекаемого тела, которое про порционально разреженности среды, а второе, исходя из известной теории свободномолекулярного потока, пытаются учесть влияние межмолекулярных столкновений на аэродинамические характеристики [2].

Трудность экспериментального исследования аэродинамики гиперзвуковых летательных аппаратов (ГЛА) обуславливается воспроизведением натурных условий полета в аэродинамических трубах. Моделирование высокоскоростных течений предполагает соблюдение критериев подобия, в первую очередь по числам Маха, Рейнольдса и отношением температур набегающего потока и температуры поверхности, а также обеспечением низкой степени турбулентности и однородности потока в рабочей части установки.

При моделировании натурных условий основного критерия подобия Рейнольдса необходимо выдерживать целый ряд других критериев подобия. Одновременное решение этих проблем в рамках одной экспериментальной установки представляется невозможным. Законы поведения аэродинамических характеристик в переходной области весьма сложны и не могут быть получены простой интерполяцией данных для сплошной среды и свободномолекулярных течений [2]. Исследование течений газа в переходной Technical sciences области между течениями сплошной среды и свободномолекулярным представляет собой достаточно сложную задачу. Сложность обусловлена тем, что описание этих течений выходит за рамки обычной газовой динамики и требует учета молекулярной структуры газа для чего необходимо решать уравнение Больцмана. Решение уравнения Больцмана при малых числах Кнудсена, особенно для сложных тел - задача чрезвычайно трудоемкая. В этой связи естественным является появление и развитие инженерных методов, об основанных совокупным материалом экспериментальных, теоретических, численных результатов, дающих возможность предсказания аэродинамических характеристик (АДХ) сложных тел в переходном режиме. Метод основан на так называемой гипотезе локальности, предполагающей, что поток импульса на элемент поверхности определяется местным углом его наклона к набегающему потоку. Обработка экспериментальных данных показывает, что точность теории локального взаимодействия вполне приемлема для инженерных расчетов аэродинамических характеристик широкого класса тел на этапе предварительного проектирования [3, 4].

Целью настоящей работы является создание в применении инженерной программы определения основных аэродинамических характеристик сложной формы тел. Программа удобна для учета влияния числа Re в различных модификациях моделей локальности, предусматривает простой метод задания формы тела. Проведены аэродинамические расчеты воздушно-космического аппарата (ВКА) типов «Клипер (Clipper), модель ЦАГИ» и ГЛА «Сокол (Falcon HTV-2)» в разреженной атмосфере с помощью метода, основанного на гипотезе локальности при различных числах Re.

Трудности решения аэродинамических задач обтекания пространственных тел потоком разреженного газа вызвали развитие инженерных полуэмпирических методов, использующих накопленные теоретические, экспериментальные и расчетные данные.

При моделировании натурных условий необходимо учитывать влияние основных критериев подобия. В условиях гиперзвуковой стабилизации более рационально использовать в качестве критерия разреженности не число Кнудсена, а число Рейнольдса.

В данной работе используются выражения для элементарных сил давления и трения в форме работы [5].

Здесь коэффициенты p0, p1, 0 (коэффициенты режима течения) зависят от числа Рейнольдса, в котором коэффициент вязкости µ0 вычисляется при температуре торможения T0. Кроме числа Рейнольдса наиболее важным параметром является температурный фактор tw = Tw/T0, где T0, Tw – температура торможения и температура поверхности.

Зависимость коэффициентов режима в гиперзвуковом случае должна обеспечивать переход к свободномолекулярным значениям при Re00 и значением теории Ньютона, методов тонких касательных клиньев или конусов при Re0. На основе анализа расчетных и экспериментальных данных предложены эмпирические формулы Здесь где h – относительный поперечный размер аппарата, равный отношению его высоты к длине.

Предложенная методика хорошо зарекомендовала себя для расчета гиперзвукового обтекания выпуклых не очень тонких про странственных тел. Расчет полностью отражает качественное поведение Сx в зависимости от разреженности среды во всем диапазоне углов атаки и дает количественное соответствие с точностью около 5% [6].

Локальный метод расчета аэродинамических характеристик тел в гиперзвуковом потоке разреженного газа в переходном режиме дает хороший результат по Cх для широкого класса тел. При малых углах атаки ( 5°) точность результата ухудшается, в этом случае необходимо привлекать более полные модели, учитывающие наличие пограничного слоя [5, 6].

Представлены результаты расчета коэффициентов силы сопротивления для гиперзвуковых летательных аппаратов вариантов «ВКА Клипер ЦАГИ (Clipper) [7, 8, 9]» (Рис. 1, 2) и «Сокол (Falcon HTV-2)» (Рис. 3, 4). Расчеты проводились с использованием локального метода в диапазоне углов атаки от 0 ° до 90 с шагом 5. Параметры задачи были следующие: отношение теплоемкостей о о о = 1.4;

температурный фактор tw = Tw/T0 = 0.1;

число Рейнольдса Rе0 = 0, 10, 102, 104.

Open specialized section Рис. 1. Космический аппарат «Клипер» и быстроходный чайный корабль «Clipper»

Technical sciences Рис. 2. Геометрическое представление варианта «ВКА Клипер, модель ЦАГИ»

Рис. 3. Гиперзвуковой летательный аппарат «(Falcon HTV-2)» и Сокол (Falcon) Рис. 4. Геометрическое представление варианта «(Falcon HTV-2)»

Open specialized section Рис. 5. Зависимость Cx() для «Клипер» и «Falcon HTV-2» (tw = 0.1) Technical sciences Для примера на рис. (5) представлено сравнение результатов расчета аэродинамических характеристик гиперзвуковых летательных аппаратов «Клипер» и «Falcon HTV-2» в переходном режиме при различных значениях числа Рейнольдса Re0, т.е. на различных высотах полета. Из этих результатов видно, что коэффициенты силы сопротивления Falcon HTV-2 меньше, чем Клипера.

Но для конечного заключения в пользу того или иного проекта необходимо провести комплексное многопараметрическое исследование.

Литература:

1. Kogan M.N. Кinetic theory in aerothermodynamics. Progress in Aerospace Sciences. 1992. Т. 29. № 4. С. 271.

2. Гусев В.Н., Коган М.Н., Перепухов В.А. О подобии и изменении аэродинамических характеристик в переходной области при гиперзвуковых скоростях потока // Ученые записки ЦАГИ, Том 1, № 1, 1970. c 24-33.

3. Алексеева Е.В., Баранцев Р.Г. Локальный метод аэродинамического расчета в разреженном газе. — Изд. ЛГУ, 1976.

4. Sampaio P.A.C., Santos W.F.N. Computational analysis of the aerodynamic heating and drag of a reentry Brazilian satellite // Proceedings of the 6th National Congress of Mechanical Engineering, Campina Grande, PB, Brazil, 2010.

5. Галкин В.С., Ерофеев А.И., Толстых А.И. Приближенный метод расчета аэродинамических характеристик тел в гиперзвуковом разреженном газе // Труды ЦАГИ. 1977. Вып. 1833.

6. Хлопков Ю.И. Статистическое моделирование в вычислительной аэродинамике. М., МФТИ, 2006, 160 с. (монография) 7. Зея Мьо Мьинт, Хлопков А.Ю. Аэродинамические характеристики летательного аппарата сложной формы с учётом потенциала взаимодействия молекулярного потока с поверхностью// Ученые записки ЦАГИ. 2010, Т. XLI, № 5, с. 33-45.

8. Ваганов А.В., Дроздов С.М., Косых А.П., Нерсесов Г.Г., Челышева И.Ф., Юмашев В.Л. Численное моделирование аэродинамики крылатого возвращаемого космического аппарата // Ученые записки ЦАГИ. 2009. Т. XL, № 2, с. 3-15.

9. Belotserkovskii O.M., Khlopkov Y.I. Monte Carlo Methods in Mechanics of Fluid and Gas. World Scientific Publishing Co. N-Y, London, Singapore, Beijing, Hong Kong 2010, 268 p. (monograph) LIQUATION DIFFERENTIATION AND INTERACTION OF LIQUID PHASES IN SYNTHETICMINERAL ALLOYS MELTS Ignatova A.M., assistant lecturer Ignatov M.N., Dr. technical sciences, prof.

Perm National Research Polytechnic University, Russia Conference participants, National championship in scientific analytics, Open European-Asian research analytics championship Natural stone - is a unique material, which is the standard combination of durability, reliability and beauty. Therefore, natural stone is still popular, along with modern synthetic materials, especially at a time when important aesthetic qualities.

A variety of patterns and textures of natural stone provides petrochemical processes that occur in the magma at the stage of formation of rocks. To form the texture of the stone the most important process is the separation of the melt to separate liquid phases. These phases differ in density, composition, color, shape, mineral aggregates, etc.

The role of magmas in the formation of bundles of macro-and micro-structure of the rockshas been evaluated recently. In chemistry, the existence of two immiscible liquids of different densities has long been known, the simplest example of such a system of "oil-water." At the end of the XIX century. The view emerged that immiscibility may be present in the molten silicate magma, this phenomenon is called "phase separation" or "liquation differentiation" [1]. Study of this phenomenon and its influence on the formation of the rocks studied by well-known foreign and domestic scholars like Levinson-Lessing, Bowen and Greig [2,3]. The main directions of the discussion around the phenomenon of phase separation, there were two: whether it exists and if there is any rock may result from this process. Much less attention is paid to the crystallization of silicate melt stratified rocks. It was believed that each of the liquid phases crystallize separately, suggesting that these processes occur in parallel [4].

With the development of research techniques, it was shown that phase separation is present in some granites, basalts, as well as in lunar rocks [5]. It was found that the effect of stratification is present in virtually all glass and many other synthetic silicate melts. The phenomenon of phase separation is most effective in the study of synthetic materials. Of all the materials that separate into two liquid phases, synthetic mineral alloys are most similar to the rocks [6].

Synthetic mineral alloys (siminals) - a type of petrurgical materials obtained by crystallization of molten rock, or various waste products of basic and ultra basic character. Siminals - it is also a material obtained by the relaxation of physical and chemical processes associated with the cooling of the melt produced by oxide mixture with a high concentration of silica.

Siminals structure is a combination of crystalline aggregates, ranging in size from 100 nm to 800 microns, and an amorphous glassy phase with nanoscale nucleation.

Earlier phase separation siminals not investigated because it was believed that the phenomenon of immiscibility exists only at high temperatures, and hence, by the time of crystallization, even if there was segregation, the melt becomes homogeneous state. We believe that the liquid phase in the melt siminals certainly interact, as well moistened with each other. The study of the crystallization of silicate melts from the separated state, taking into account the interaction between the phases is an urgent task. The solution to this problem will manage the processes of phase separation in order to achieve certain properties siminals, including aesthetic.

Chemical technology The purpose of this study is to examine the interaction of fiber in the melt phase during crystallization siminals.

The phenomenon of phase separation in the melts siminals was first discovered in the industrial manufacture of products from them for stone casting technology. Watching the process, the engineers found that by pouring superheated melt products are highly fragile. On the cleaved products such visible banded structure. The shape and distribution of contrasting bands of repeating the direction of flow of melt in the mold. This texture is called "tree". Since the phenomenon of phase separation led to the marriage of products, the only focus of his study was to identify the conditions under which it can not arise. Once these conditions are found in practice, research on this matter have ceased.

In the works of Fenner [7] notes that melt into fibers when the system loses its balance. The melt can lose your balance when lowering the temperature or the temperature drops and the simultaneous crystallization.

Therefore, segregation can be stable and metastable [8]. Recognized as a stable one that occurs before the liquidus and the metastable one Technical sciences which occurs in the interval between the liquidus and solidus. In practice, most siminals production is a metastable phase separation.

In the works of American Scientists Rutherford and Hoffman [9,10], noted that the allocation of droplets of one liquid in another, a further change in composition of these fluids depends on the diffusion of elements in both melts and the surface phase sections. This process is similar to the processes of nucleation and crystallization of solid solutions from the melt, but the rate is much higher, as occurs in fluid.

Visually segregation in siminals has banded texture on the macro - and micro - level (Fig. 1), since the melt siminals dynamically positioned (poured into a mold).

Liquation siminals texture can be described as a mass matrix are areas with very different composition and structure.

In 1987 E. Roeder [11], a famous scholar of lunar rocks, explained a clear selectivity, because of the growing crystal is a two-phase melt inclusions in the form captures that fluid, which strongly differs from it in composition, since the components of the second liquid consumed with growth.

Therefore, the phase separation in siminals is not a process parallel to the crystallization of two liquid phases, and the process of combating a specific mineral phases for the "Leadership", a kind of "expansion".

Since the beginning of deposition of droplets of one phase relative to the other, immediately begins a rapid exchange of elements. One phase is the one whose free energy at the surface above begins to actively grow at the expense of pumping from the other siblings, capturing some parts of "donor" phase.

Fig. 1. Siminals structure with the addition of chromite in the charge, an optical microscope, x100 (nicols crossed) However, the images obtained by optical microscopy revealed the presence of not two components, and three. As already mentioned, the phase separation in the metastable siminals has character, that is, at the time of separation in the melt is already present, and even crystal nucleation in the initial stages of growth. Nucleation and crystal nuclei are formed by the phases, the melting point of which the most high.

Previous studies of phase composition siminals with phase separation [12] showed that, in their present diopside, augite, aegirine, and quartz (Fig. 2). Moreover, the composition of diopside (Na5Cа5)(Cr5 Mg5)Si (Al) 2O6, the concentration of chromium in siminals low, about 5-6%, so it is obvious that the first nucleation will be the nucleation of diopside. However, their growth will be limited due to the low concentration of chromium in the melt. The refore, nucleation of diopside can develop into a small chip located at a large distance from each other.

Chemical technology Fig. 2. Diffractogram of the sample siminals a fixed state of phase separation Nucleation of diopside are "mechanical modifiers", they acquire a phase close to the augite (Са,Nа)(Мg,Fе2+,Fе3+,Аl3+)[(Si,Аl)2О6]. As the crystallization of augite captures a small drop of "donor" phase, which is a mixture of quartz and aegirine, aegirine part of a mixture of quartz and solidifies in amorphous glassy state.

In support of the above-described sequence of crystallization processes are images(Fig. 3) and the results of spectral microprobe analysis (Table 1) obtained by electron microscopy. Scanning electron microscopy and microprobe analysis performed at the facility JSM-6390LV.

Technical sciences Table 1. The composition of the elements at the points of the spectral analysis When taking the sample surface in the modes of chemical and topographical contrasts revealed that the theoretical assumption made above is confirmed.

Consider the images of the same plot. In Fig. 4, and the image that takes into account the chemical contrast, and Fig. 4b - topography. Lots of diopside, which are in stark contrast to the chemical composition, almost not detectable visually on the topography. From this we can conclude that they are in the surrounding augite formations. Augite is strongly distinguished from the height of the relief of that part which is a mixture of quartz and aegirine (it hardens partially amorphous state, according to the fracture, Fig. 5).

Fig. 3. Image of the surface of the samples obtained by scanning electron microscopy, indicating the points of spectral analysis Chemical technology a b Fig. 4. Image of the surface area of a sample surface at different shooting modes for electron microscopy:

a - a chemical contrast, b - topographical contrast Technical sciences Fig. 5. The site of fracture on the surface of the hardened area in the amorphous-glassy state Crystalline phases that appeared in siminals, focused on the meniscus of the interface between two liquid phases. This means that the crystal growth under the experimental conditions, in practice siminals synthesis, carried out the two fluids.

he concentration of crystalline components in one phase can reliably determine that one of the liquids is more favorable for the growth of the solid phase and the liquid is depleted in silica and is more consumed with its growth. Ceteris paribus, more favorable for the growth of a particular solid phase is a liquid, which is closer to it in composition. The second liquid will either repel the growth front, or captured in the form of inclusions.

Fig. 6. The order of crystallization siminals of the two-phase fluid:

a - scheme, b - electron microscopy images illustrating the pattern Chemical technology It turns out that, in a metastable state, without regard to hetero-and homogeneous nucleation, is a selective capture of one liquid phase, the other liquid phase. An exciting phase has the form of drop-shaped inclusions, and exciting distributed among them in the form of worm-like structures. We can say that the relaxation processes in the crystallization of the melt phase separation take place successfully in some phases, but in general the complete relaxation occurs.

The successive stages of crystallization of the two-phase liquid melt siminals we presented graphically in Fig. 6, and the most indicative and reinforced our view of electron microscopy images (Fig. 6b).

Thus, thanks to the research found that in general the whole process of structure formation of the two-phase melt siminals can be characterized as a process catalyzed exchange of items between the two phases on the basis of the basicity in the crystallization conditions. As a result, one of the other fluids trapped as inclusions, there are areas with a chaotic distribution of components and atypical morphology, which Technical sciences follows the shape of one of the two-phase melt of liquid phases. This allows further, using the installed feature, to manage the process of phase separation of silicate melts, predicting the composition of the liquid phases, the nature of their interaction at different stages, and hence to achieve a certain color contrast of these phases, the amount of layers to separate them in the solid state and thus does not mimic the natural beauty and harmony of stone and reach her, driving petrochemical reactions in the melt.

References:

1. Becker G.F., Some queries on rock differentiation, Am. J. Sci, 3, 21-40, 1897.

2. Levinson-Lessing F. Ju., Petrografija, 5 izd., Magma — L., 3. P. I. Lebedev. Akademik F. Ju. Levinson-Lessing kak teoretik petrografii Izd-vo Akademii Nauk SSSR, M.-L., 1947 g.

4. Redder Je. Likvacija silikatnyh magm // Jevoljucija izverzhennyh porod / Pod red X. Jodera. - M.: Mir. 1983. S. 24-67.

5. Roedder E., Weibien P.W. Lunar petrology of silicate melt inclusions, Apollo 11 rocks// Proceedings of the Apollo 11 lunar science conference. V. 1 (Mineralogy and petrology). Pergamon Press, 1970. P. 801-837.

6. Ignatova A.M. Priroda likvacionnyh javlenij v sinteticheskih rasplavah kamennogo lit'ja// Uspehi sovremennogo estestvoznanija. - №8, 2010. – s. 22-23.

7. Fenner S.N., The crystallization of basalts. Am. J. Sci., 18, 225-253, 1929.

8. Martin B., Kushiro I. Immiscibility synthesis as an indicator of cooling rates of basalts // Volcanol. Geothermal Res.

1991. - 45. - P. 289-310.

9. Hess P.C., Rutherford M.J., Guillemette R.N., Reyrson F.J., Tuchfeld H.A., Residual products of fractional crystallization of lunar magmas: An experimental study, Proc. Sixth Lunar Sci. Conf., Geochim. Cosmo. Acta Suppl., 6, 1-895-909/ 10. Hoffmann A.W., Diffusion of ca and Sr in a basalt system, Carnegie Institution of Washington Year Book 74, for 1974 1975, 183-189, 1975.

11. Redder Edwin, The role of liquid immiscibility in igneous petrogenesis: a discussion, J. Geology, 64, 84-88. 1956.

12. Ignatova A.M., Nikolaev M.M., Hanov A.M., Chernov V.P. Issledovanie i razrabotka osnovnyh pravil upravlenija strukturnym mirom silikatov i tehnologij poluchenija steklokristallicheskogo i sljudokristallicheskogo kamennogo lit'ja. – Materialy XLVII MNSK «Student i nauchno-tehnicheskij progress», sekcija: «Himija» – Novosibirsk: NGU, 2009. – s.161.

ЭФФЕКТ П.А. РЕБИНДЕРА В ПОДШИПНИКАХ СКОЛЬЖЕНИЯ ТРАНСПОРТНЫХ ДИЗЕЛЕЙ Марьина Н.Л., канд. техн. наук, доцент Кудашева И.О., канд. техн. наук, доцент Балаковский институт техники, технологии и управления, Россия Участник конференции В статье рассмотрена и решена задача повышения несущей способности и эксплуатационной надежности подшипника скольжения комбинированного форсированного дизеля снижением динамики ударного нагружения масляного слоя (эффект П.А.

Ребиндера) применением поверхностно-активных веществ, нанесённого на приработочное покрытие вкладыша с рабочей сторо ны.

Ключевые слова: пластическое деформирование, масляная пленка, гидродинамические колебания, коэффициент динамичности, антифрикционная пленка, шатунный подшипник.

In article the problem of increase of bearing ability and operational reliability of the bearing of sliding of the combined forced diesel engine by decrease in dynamics shock stresses an oil layer (P.A. Rebindera's effect) application of the surface-active substances, put on earned extra a covering of the loose leaf from the working party is considered and solved.

Keywords: plastic deformation, oil film, hydrodynamic fluctuations, the coefficient of dynamic, anti-friction film, connecting rod bearing.

Шатунный подшипник четырехтактного высокофорсированного дизеля (рис. 1-2) нагружается знакопеременной нагрузкой от сил инерции и сил давления газов. Вследствие малой нагруженности возбуждающих сил в дизелях с опорами скольжения, подверженных колебательному процессу, реальные закономерности образования колебаний в масляном слое шатунного подшипника не вскрыты и их физическая природа не объяснена. Колебательные явления, происходящие в масляном слое шатунного подшипника в момент ударного приложения динамической нагрузки, чрезвычайно сложны и недостаточно изучены, чтобы в настоящее время им дать правильное физическое толкование.

Chemical technology Рис. 1. Дизель - генератор ДГР 500/1500 срядным комбинированным дизелем 6ЧН21/ Technical sciences Рис.2. Испытательный стенд на базе 6ЧН21/ Помимо зависимости гидродинамики масляного слоя от геометрических параметров подшипников и относительного эксцентриситета доказано [1-2], [3], что колебательный процесс в масляном слое подшипника способствует кавитационным явлениям: в смазочном слое всегда содержаться паровые и парогазовые пузырьки. Попадая в зону высоких гидродинамических колебаний масляного слоя, пузырьки, уничтожаясь, значительно сокращаются в объеме или захлопываются, подвергая поверхность вкладыша ударам большой интенсивности и вызывая пластические деформации, структурные и фазовые изменения в антифрикционном слое, что, в конечном итоге, способствует усталостному разрушению подшипников. На интенсивность кавитационных явлений в масляном слое оказывает влияние нагруженность подшипникового узла и дизеля в целом, в том числе его форсировка по параметрам термодинамического цикла.

Для оценки взаимодействия и взаимовлияния динамики нагружения кривошипно-шатунного механизма (КШМ) и гидродинамических колебаний в масляном слое шатунного подшипника целесообразно рассмотреть главный фактор возбуждения - газовые силы F(t).

При работе дизеля КШМ как колебательная система испытывает ударные нагрузки, возникающие при интенсивном выделении тепловой энергии от многоочагового самовоспламенения топлива в процессе сгорания, воздействие которых на поршень носит импульсный характер 1 (рис.3).

Рис.3. Торсиограмма динамики нагружения КШМ и гидродинамических колебаний в масляном слое шатунного подшипника Мерой последнего является ударная сила, характеризуемая коэффициентом динамичности КД и определяемая Экспериментальные значения КД для КШМ дизеля 6ЧН21/21 согласно рис.3 составляет зависимостью Chemical technology 1,2. Величина КД зависит от конструктивных параметров КШМ, режимы работы двигателя, от характера протекания фазы от начала видимого сгорания до максимального давления цикла, от продолжительности задержек воспламенения, от количества поданного топлива в первой фазе и характера подачи топлива в период резкого нарастания давления и т.д.

Результаты исследований показывают, что в процессе сгорания потлива ударная сила, возникая скачкообразно (рис. 3 а, б), приложена к огневой поверхности поршня, направлена по оси цилиндра и характерна для второго управляемого периода процесса сгорания топлива. Ударная сила определяет динамику процесса сгорания с точки зрения величины действующих сил и не участвует в перекладке поршня.

Специфической формой существования газовых сил являются газодинамические колебания, отражающие интенсивность газовых сил. Амплитуды газодинамических колебаний зависят от максимальной скорости нарастания давления КМАХ динамики Technical sciences тепловыделения в момент неуправляемого периода сгорания топлива и сопровождают процесс сгорания на всех его стадиях.

Значения КМАХ для дизелей типа ЧН21/21, определяемые из индикаторных диаграмм рабочего процесса (рис.4) как тангенс угла наклона касательной к оси абсцисс, приведены в таблице 1.

Таблица Рис.4. Индикаторные диаграммы давления газов в цилиндре дизеля 6ЧН 21/ Возмущающие газовые силы F(t), создаваемые импульсным характером ударной нагрузки и газодинамическими колебаниями, вызывают в КШМ вынужденные колебания 1 (рис.3).

Система поршень – КШМ из-за своей инерционности не способна следить за изменением давления газов в цилиндре дизеля при сгорании топлива. Поэтому в начальные период движения (при толчке) от конца подачи топлива в цилиндре в такте сжатия до начала интенсивного сгорания (в момент неуправляемого периода сгорания топлива, впрыснутого за период задержки самовоспламенения) в КШМ возникают собственные затухающие колебания 2 (рис.3).

При знакопеременном нагружении КШМ силами давления газов и силами инерции за цикл нагружения шатунная шейка коленчатого вала совершает динамическое движение по сложной траектории (рис.5), характеризующейся заданными нагрузками, относительным зазором, вязкостью смазки, гидродинамическими характеристиками, основной из которых является минимальная толщина смазки hMIN. Применяемые в настоящее время методы расчёта гидродинамики масляного слоя подшипников скольжения не учитывают динамичности приложения нагрузки и закона движения центра шейки коленчатого вала за цикл. При этом динамическая задача сводиться к квазистатической из-за того, что в классической гидродинамической теории смазки степень динамичности приложения нагрузки обычно не рассматривается [1]. Принимая во внимание сказанное, минимальную динамическую толщину масляного слоя в подшипнике скольжения оценивают зависимостью где КД - коэффициент динамичности нагрузки;

hMINСТАТ - квазистатическая составляющая минимальной толщины масляного слоя.

Chemical technology Рис.5. Динамическое движение совершаемое шатунной шейкой коленчатого вала при знакопеременном нагружении КШМ силами давления газов и силами инерции за цикл нагружения Technical sciences Как показали теоретические и экспериментальные исследования на примере динамики нагружения дизеля 6ЧН 21/21 [3-4], коэффициент динамичности в КШМ с КД =1,2 снижается до КД =1,18 в масляном слое шатунного подшипника за счёт диссипации и демпфирования колебательной энергии шатунном и масляным слоем подшипника.

Вместе с тем основная часть динамической напряженности (КД =1,18) через масляный слой передается коренным шейкам коленчатого вала, его подшипникам и постелям блок - картера, вызывая локальные деформации, высокочастотные динамические напряжения и вибрации в сопрягаемых деталях влияя отрицательным образом на эксплуатационную надежность и усталостную прочность дизелей, а также создавая непредвиденные аварийные ситуации даже на стадии доводки. Следовательно, представляется целесообразным решение двуединой задачи одним методом: снизить динамику нагружения КД путем нейтрализации колебательного процесса в масляном слое подшипника скольжения и применить эффективные меры для удержания смазки на трущихся поверхностях. К числу таких методов следует отнести использование в подшипниках поверхностно - активных веществ (ПАВ), вызывающих, как известно, образование ан тифрикционной износостойкой пленки [5]. Последняя представляет самовосстанавливающийся пластически дефор мированный мягкий и тонкий слой. Так как непосредственное изменение демпфирующей способности масляного слоя подшипника сложна, а оценка рассеяния энергии колебаний в КШМ как детали сложной конфигурации представляет определенные трудности вследствие того, что рассеяние энергии не является линейной функцией от ди намической напряженности конструкции, для оценки динамики нагружения в масляном слое подшипника скольжения в условиях применения ПАВ требуются новые подходы.

Молекулы ПАВ покрывают всю поверхность трения подшипников скольжения и коленчатого вала адсорбированной эпиламирующей пленкой, которая, понижая поверхностную энергию материала, облегчает пластическое течение в зернах, расположенных в поверхностном слое. Адсорбционное разупрочнение материала является следствием физического взаимодействия с адсорбционной граничной пленкой. Это явление известно под названием адсорбционной пластификации и является первым условием П.А. Ребиндера, открытого им в 1931 году. Активные молекулы эпилама проникают в микроскопические трещины, микропоры, создавая адсорбционно - релаксирующую особенность, которая является вторым проявлением эффекта П.А. Ребиндера. Адсорбция ПАВ вызывает снижение удельной поверхностной энергии и интенсифицирует пластическое деформирование материала, что способствует снижению его прочностных характеристик и установлению положительного градиента механических свойств в зоне трения.

Литература:

1. Гаркунов Д.Н. Триботехника./ Гаркунов Д.Н. М.:Машиностроение, 1985. с.267-287.

2. Косырев С.П., Марьина Н.Л. Технологическое вибрационное старение коленчатых валов форсированных дизелей/ТНТ. Старый Оскол. С.147.

3. Марьина Н.Л. Демпфирующая способность масляного слоя шатунного подшипника высокофорсированного дизеля при использовании поверхностно-активных веществ в условиях динамического нагружения. С-Пб: «Трибология и надежность». 2010. С. 41-45.

4. Косырев С.П., Марьина Н.Л., Марьин Э.В. Разработка экспериментальных методов исследований динамической нагруженности кривошипно-ползунного механизма и гидродинамики масляного слоя подшипников скольжения. С Пб: «Трибология и надежность». 2011. С. 62-67.

5. Рубин М.Б. Подшипники в судовой технике / Рубин М.Б., Бахарева ВЕ. Л: Судостроение, 1987, с.16-17.

УДК 621.7. TECHNOLOGY DEVELOPMENT OF ARTISTIC PROCESSING OF MATERIALS Berdichevsky E.G., Cand. of Technics sciences, prof.

Novgorod Yaroslav Mudry State University, Russia Conference participant Considered innovative technologies of artistic processing of metals. Recommended by laser engraving, superplastic forming, the use of nanomaterials.

Keywords: innovative technologies, laser treatment, superplasticity, nanotechnology, nanomaterials Рассмотрены инновационные технологии художественной обработки металлов. Рекомендованы лазерная гравировка, сверхпластическое формообразование, применение наноматериалов.

Ключевые слова: инновационные технологии, лазерная обработка, сверхпластичность, нанотехнологии, нанома териалы.

Art material handling technology, in some cases differ significantly from those technologies that are used in general engineering. The differences are caused by different requirements for the technological processes for conventional and artistic treatments. When artistic processing of materials to the forefront the need to provide a set aesthetic quality manufactured product. In the manufacture of traditional products crucial role played by such figures as accuracy process, quality and product formation. The aesthetic quality of art products are classified into four groups: information expressive, Chemical technology compositional integrity, decorative, perfection of execution. Within each group there are several specific indicators identified by the expert. Thus, in the group “information expression” includes such indicators as the originality of private artistic intent, expressive style decision, compliance with the fashion story artiainty, compliance form, ergonomic requirements. In the group of “compositional integrity” includes such indicators as tektonichnost, harmony, flexibility, and ordering graphics and visual elements. In the group “decorative” includes such parameters as color, tone, texture, pattern. In the group of “perfection of execution” includes care version of the product as a whole, the clarity of execution paths, the purity of the execution of relief, resistance to external damage and adverse effects.

Analysis of the experience of many companies has shown that this aesthetic quality of products can be successfully achieved using the following advanced technologies: laser engraving, forming under super plastic conditions, polished nan Technical sciences odiamonds, the use of nanomaterials in the process of maching.

Modern system for laser engraving can form of the treated surface is not only relief or pattern, but also create color schemes at the expense of education as a result of high-temperature reactions of surface oxide films. Change of regime laser irradiation can affect the quality of treatment cooling on the formed image, and, of course, the performance of the process.

Russian companies producing highly pure laser equipment to dramatically improve the artistic decoration of metal surfaces.

The equipment has a fairly extensive changes in the specific area of the irradiation power, where the melting of the surface layer that provides a diverse color palette. The equipment is fitted with solid-state systems, pumping energy of the fiber laser oscillator, which is located in the scanning head. This allows us to obtain high quality images even in-depth on metals with high thermal conductivity.

Perspective it should de recognized technology of laser engraving on the steel pre-coated. Shown that the velocity of the laser beam to 40 mm/sec, when the modulation frequency range from 2 to 6 kHz and a current of at least 32A provides complete removal of the nickel coating thickness up to 8 microns. With further deposition of the oxide coating is achieved by a rich black background image. The acceptable height of the asperities laser-treated surface is 20 microns and is achieved at the speed of the beam more than 10 mm/sec. Clarity of line drawing reproduced is provided at the laser beam diameter is not more than 0,03-0,05 mm.

When you clone the usual standard parts are used in conditions of superplasticity, as a rule, the bulk of the work piece.

When artistic processing of materials should be used in stamping super plasticity. The essence of technology lies in the gradual heating of the thin-walled parts with fine-grained structure to the manifestation of the superplasticity effect (for example, brass up to 500-700 digress Celsius), and subsequent deformation in the form of a matrix by the pressure of compressed gas (0,5-2 MPa). Superplasticity deformation in the highly artistic can create a complex topography with a relatively simple process equipment. The technological process provides for the isolation of the product design especially hard-relief elements that require the most time pressure and deformation. The duration of the process of superplastic forming of a complex artistic terrain can be up to 60 minutes, formation at a pressure of up to 1,25 MPa. The increase in these modes may lead to the disappearance of superplasticity effect due to structural transformations in the deformed metal.

This technology can be formed highly artistic terrain relief elements with thinning to 0,2 mm, as well as elements with angular sizes ranging from 10 to 120 digress. Traditional stamping achieved similar image quality molding is often impossi ble.

When forming the artistic profile of the high-alloy steels, when the effect of superplasticity is difficult to achieve or impossible, we can recommend such advanced technology as hydro-pulse stamping.

Polishing is one of the leading technologies in the processes of artistic processing of materials, as it provides not only the desired surface roughness, but also the aesthetic characteristics such as glare, reflectivity, opacity, susceptibility to decorative coatings. Polishing can be, depending on the plan designer, open or conceal the texture of the material.

Traditional polishing technology used in general engineering, are after ineffective in the products. Innovative solution is to use the polishing compositions of nanocarbon diamonds are among the leaders in nanomaterials. Nanodiamod charge is the primary product of detonation synthesis and is a homogeneous black powder. The absorption coefficient is 99% of the blackbody. The content of nanodiamonds in the charge of 30-60%/ specific surface - 400500 m2/g. Bulk density of 0,40, g/sm3. The average size of single crystals of 120140 nm. The charge of the particle – negative. Start temperature oxidation in air - 350°C.

Nanodiamond particles are aggregated in to complex structures, the magnitude of which depends on the methods on the method of preparation and polishing compound of the composition of the dispersion medium. Nanodiamonds have a strong structuring effect on the polishing composition is in an amount of 0,10,3%. The complex structure of nanodiamonds promotes effective dissipation of local stress arising from the strains and stresses in the surface layer. For optimization of processing and polishing material in all cases observed the alignment of the relief. At the same time highly aesthetic mirror surface is formed of different levels of glare and without microdefects.

The advantages of nanodiamond polishing are vital as they cover a relatively high cost of nanomaterials.

Preservation of art and decorative relief images on the metal surface is responsible procedure. Traditionally, the protection of the outer surface of the artistic product was applied hydrophobizing layer. This technology is unreliable since a short time, the protective layer crocks. Peeling of the protective layer after cracking causing additional damage to the surface of the aesthetic qualities. Way out is to use as protective coating of ultrathin films of nanomaterials on the basis of water-soluble polymers. The stabilizing effect of such coatings is based on the fact that nanomaterial fact that nanomaterial acts as a scavenger of free radicals and thereby interrupt the processes of oxidation and degradation of the surface material of artistic products. Such a mechanism of action of the hyperfine nonocoatings does not require that studies have shown that the preservation of its full integrity. Even in the presence of cracks and uncovered areas of the surface properties of nano-safety preserved. The described technology is especially effective for protection of monuments, sculptures and antiques.

In summary, we conclude that the considered innovative technology based on laser engraving, effects superplasticity and use of nanomaterials is very promising and are recommended for widespread use in the artistic treatment of materials.

References:

1. Afonkin, M.A., Larionov E.D., Mountain S.V.Analiz of technological possibilities of laser and engraving complexes// Photoequipment. - 2010.-№5. – pp. 4-10.

2. Matyushina, A.E., Chezny, M.M. Investigation of the effect of laser irradiation on the cover for engraving on steel ornament // Design. Materials. Technology. - 2007-.№2 (3). – pp. 74-77.

3. Tsepin, M.А, etc. Assessment of the condition of the equipment and tools at their heating and superplastic forming of products with artistic relief. //Forging and stamping production. - 2005. - №11. - pp. 28-32.

Chemical technology 4. Korovkin, O.N. Improvement of design and manufacturing techniques of a relief of art products sheet superplastic formovka. Author's abstract edging. Dissertations. - Kirov, 2007. – 23 p.

5. Zemtsov, M.I. An assessment of limiting degree of a formoobrazovaniye at an electrohydropulse formovka from tubular preparations of thin-walled many-sided details// Design. Materials. Technology. - 2010. - №2. - pp. 45-49.

6. Dolmatov, V.U. Modern industrial technology of receiving detonation nanodiamonds and main areas of their use.

Works of the international scientific and practical conference «Nanotechnologies – to production 2006». - Fryazino, 2006. – pp. 113-151.

7. Zuyev, V.V. Superthin fullerenovy coverings for protection of monuments of architecture. Works of the international scientific and practical conference «Nanotechnologies – to production - 2006». - Fryazino, 2006. – pp. 249-251.

Technical sciences УДК 697.34 [51-74:624.04] МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕПЛОВЫМИ РЕЖИМАМИ В КРУПНЫХ СИСТЕМАХ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ Жуков Д.В., соискатель Омский государственный университет путей сообщений, Россия Участник конференции В статье рассматривается математическая модель теплового режима отапливаемых зданий. Показаны основные принципы оптимального управления тепловыми и гидравлическими режимами в системах централизованного теплоснабжения. Предложена методика разработки диспетчерского графика тепловых нагрузок.

Ключевые слова: теплоснабжение, тепловая сеть, тепловой режим, регулирование режимов.

The article is describes mathematical model of a thermal modes of heated buildings and main principles of optimum control by thermal and hydraulic modes in systems of the centralized heat supply. The technique of development of the dispatching schedule of thermal loadings is offered.

Keyword: heat supply, thermal networks, thermal mode, regulation.

Система централизованного теплоснабжения (СЦТ) представляет собой комплекс различных сооружений, установок и устройств, технологически связанных и взаимодействующих между собой в общем процессе производства, транспорта, распределения и потребления тепловой энергии. Каждый элемент этой сложной системы является подсистемой со своими закономерностями функционирования и внутренними взаимодействиями. Действующие крупные СЦТ характеризуются стохастичностью практически всех элементов, значительной рассредоточенностью теплопотребляющих установок, разнородностью структуры тепловой нагрузки, различной степенью автоматизации, переменность и неопределенностью внешних и внутренних возмущающих воздействий, сложностью гидравлических режимов и т.д. [1, 2, 3], а также возможностью регулирования на разных уровнях. По месту регулирования различаются: центральное, групповое, местное, позонное, индивидуальное. В большинстве городов в настоящее время основным, а зачастую и единственным видом, является центральное регулирование. В настоящее время отсутствуют четкие методики или рекомендации определения требуемых параметров теплоносителя (температура, давление) и разработки диспетчерского графика центрального регулирования отпуска тепловой энергии, поэтому регулирование осуществляется в основном опытом и интуицией диспетчера.


В соответствии с основными направлениями развития тепло- и электроэнергетики подключение новых и существующих теп лопотребляющих систем предполагается только с помощью автоматизированных тепловых пунктов с использованием автоматики, предусматривающей количественно-качественное регулирование [5]. Действующие СЦТ крупных городов, формируемые как системы с качественным регулированием, к сожалению, в условиях повышения степени автоматизации не готовы к переходу на ко личественное регулирование в полной мере. Повышение уровня автоматизации систем теплопотребления, которые работают по температуре наружного воздуха, ужесточает требования к оперативному регулированию тепловой нагрузки. Поэтому задача оптимизации управления тепловыми режимами и центрального регулирования отпуска тепловой энергии в системах теплоснабжения является весьма актуальной.

Основной задачей регулирования в системах теплоснабжения является поддержание температуры воздуха внутри помещений в заданных допустимых пределах ±(12)С при непрерывном изменении внешних и внутренних возмущающих факторов, а также температуры воды, поступающей в систему горячего водоснабжения в заданных допустимых пределах 6075С при переменном в течение суток расходе.

В качестве целевой функции оптимизации выбирается наименьшее значение по абсолютному значению отклонения от текущих температурных режимов (сутки X):

(1) | (Т1(X+1) – Т1(X) | min Предполагается, что работающие автоматизированные системы теплопотребления обеспечивают системы теплопотребления необходимым количеством тепловой энергии и теплоносителя.

Тепловой режим зданий формируется как результат совокупного влияния непрерывно изменяющихся внешних возмущающих воздействий (изменения температуры наружного воздуха, скорости и направления ветра, интенсивности солнечной радиации, влажности воздуха) и внутренних возмущающих воздействий (изменение подачи тепла от системы отопления, выделение тепла при приготовлении пищи, работа электроосветительных приборов, действие солнечной радиации сквозь остекление, тепло, выделяемое людьми) [1].

Математическую модель более просто можно построить на основе уравнений тепловых балансов, сохраняя при этом общность полученных моделей и их адекватность моделируемым процессам. Основными элементами здания, влияющими на тепловое состояние здания, являются наружное ограждение, внутреннее ограждение, светопрозрачные ограждения, внутренний воздух, вентиляция, внутренние предметы и т.д.

Баланс тепловой энергии i-го элемента определяется уравнением:

(2) Chemical technology где сi – теплоемкость элемента, Дж/(кгС);

mi – масса элемента, кг;

ti – средняя температура по объему или поверхности, С;

– время, с;

- суммарная тепловая энергия i-го элемента за период времени dt, Вт.

Общий тепловой баланс здания, учитывающий изменение температурных состояний основных элементов, определяется системой независимых уравнений. Присваивая индексы i от 1 до 5 соответственно теплоносителю, отопительным приборам системы отопления, внутреннему воздуху, внутренним и ограждающим конструкциям здания, получим:

Technical sciences (3) где ij – эквивалентные коэффициенты теплообмена между основными элементами i и j (i j), учитывающие теплообмен теп лопередачей, конвекцией и излучением, Дж/м2ч;

F – площадь поверхности элемента, м2;

L – расход инфильтрующегося воздуха, м3/с;

– плотность воздуха, кг/м3;

QJ3 и QJ5 –инсоляционная тепловая энергия, передаваемая через светопрозрачные ограждения и ограждающим конструкциям соответственно, Вт;

QБ – бытовые тепловыделения, Вт.

В целях упрощения в данной системе уравнений не отражены процессы массопереноса и изменения состояния влаги в ограждающих конструкциях.

Решение системы при заданных входных возмущающих воздействиях V() =[tН, L, J, QБ] позволяет получать температурные параметры в элементах Т() =[t1, t2, t3, t4, t5] и найти оптимальное сочетание компонентов вектора управляющих параметров U()=[t11,G1] в любой период времени.

Задача может быть значительно упрощена при переходе на модель с сосредоточенными параметрами и при приведении внешних возмущающих воздействий к эквивалентной температуре наружного воздуха при помощи соответствующих поправок [1], а в качестве управляющего параметра принять только температуру теплоносителя на выходе теплового источника t11.

Гидравлические режимы моделируются с применением теории гидравлических цепей. Для любой произвольной схемы с установившимся течением жидкости состоящей из n участков, m узлов и k линейно независимых контуров выполняется условие k=n-m+1. В системе теплоснабжения с автоматическими регуляторами тепловой нагрузки допускаем, что режим движения установившийся, так как при работе систем автоматического регулирования переходный тепловой процесс намного инерционнее, чем гидравлический. Для определенной гидравлической схемы строится система уравнений, полученная из двух сетевых законов Кирхгофа, которая сводится к системе уравнений в векторно-матричной форме [4]:

A gx = G;

(4) B S Gх gx = B H где A – матрица соединений размерностью (m-1, n), однозначно отображающая структуру сети и ориентацию ее участков;

В – матрица связей размерностью (k, n), отображающая совпадение участков и выбранной системы линейно независимых кон туров;

S – диагональная матрица сопротивлений участков размерностью (n, n);

G – вектор узловых расходов размерностью (m-1);

H – вектор действующих напоров размерностью (n);

Gх – диагональная матрица абсолютных значений неизвестных расходов размерностью (n, n);

gx – диагональная матрица неизвестных расходов размерностью (n, n).

В результате проведения расчета по тепловым нагрузкам помимо определения расходов теплоносителя на каждом участке и напоров в каждом узле, также определяются сопротивления всех элементов схемы, включая сопротивления неавтоматизированных систем теплопотребления. Эти сопротивления в дальнейшем используются в расчете по сопротивлениям, в результате которого определяются расходы и напоры при любых отличающихся от расчетных параметрах. Расход теплоносителя через неавтоматизированные системы отопления, полученный в результате решения, является определяющим теплового баланса и входит в первое уравнение системы (3).

Пример преобразования схем в разных расчетах приведен на рис. 1 (стр. 47).

По результатам проведения исследований численными методами предложена методика изменения диспетчерского графика тепловых нагрузок, исходя из минимизации амплитуды изменения температуры t11:

1. Определение начального состояния Т(0) на основании данных о значениях U и V на предыдущих интервалах i-1 и i-2.

2. Определение состояния Т(i) по прогнозируемым параметрам V(i) и V(i+1).

3. Определение отклонения температуры внутреннего воздуха t3 от заданного значения.

4. Если данное отклонение в конце интервала i меньше допустимого, то изменение U(i) не производится, в противном случае Chemical technology параметры U(i) изменяются t11±t11 и определяется новое состояние Т(i).

5. При отклонении фактических параметров от прогнозируемых V производится корректировка U(i).

6. Повторение шагов 1-5 с использованием состояния Т(i-1)=Т(i).

Данная методика реализована в разработанной автором программе. Примерная форма задания приведена на рис.2 (стр. 47).

Расчет диспетчерского графика центрального регулирования тепловых режимов по методике позволяет значительно повысить эффективность СЦТ:

во-первых, снижаются риски повреждаемости трубопроводов тепловых сетей за счет уменьшения амплитуды изменения температуры теплоносителя в подающих трубопроводах, что повышает надежность теплоснабжения;

во-вторых, повышается экономичность при производстве энергии на ТЭЦ за счет разности приростов расхода топлива на Technical sciences Рис. 1. Пример преобразования схемы теплосети.

Обозначения: ИТЭ – источник тепловой энергии, А – автоматизированный потребитель, НА – неавтоматизированный потребитель Рис.2. Примерная форма задания функций температур наружного воздуха и теплоносителя выработку энергии при различных температурах теплоносителя и снижения количества пусков-остановов основного теплогенерирующего оборудования.

Литература:

1. Автоматизированные системы теплоснабжения и отопления / С.А. Чистович, В.К. Аверьянов, Ю.Я. Темпель, С.И. Быков. - Л.:

Стройиздат, Ленингр. отд-ние, 1987. – 248 с.

Chemical technology 2. Михайленко И.М. Оптимальное управление системами централизованного теплоснабжения. – СПб.: Стройиздат, СПб, 2003. – 240 с.

3. Монахов Г.В., Войтинская Ю.А. Моделирование управления режимами тепловых сетей. – М.: Энергоатомиздат, 1995. – 224 с.

4. Хасилев В.Я., Меренков А.П., Каганович Б.М. и др. Методы и алгоритмы расчета тепловых сетей. – М.:

Энергия, 1978. – 176 с.

5. Энергетическая стратегия России на период до 2030 года (утв. распоряжением Правительства РФ от 13 ноября 2009 г. №1715 р) [Электронный ресурс] URL: http://www.zakonprost.ru/content/base/part/645999 (дата обращения: 02.04.2012).

Open specialized section Technical sciences Technical sciences Open specialized section Open specialized section Technical sciences Technical sciences Литература:

1. Реклейтис Г., Рейвиндран А., Рэгсдел К. Оптимизация в технике. Кн. 1. Пер. с англ.- М.: Мир, 1986.- 349 с.

2. Рувинский В.И. Оптимальные конструкции земляного полотна / на основе регулирования водно-теплового режима/.- М.:

Транспорт, 1982.- 166 с.

3. Дульнев Г.Н., Заричняк Ю.П. Теплопроводность смесей и композиционных материалов. Л.:Энергия, 1974, 264 с.

4. Колесников П.А. Теплозащитные свойства одежды.- М.: Легкая индустрия, 1965.- 346 с.


СТАТИСТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОТОКА ЗАЯВОК НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ПРИСОЕДИНЕНИЕ К ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СЕТЯМ Денисов А.Р канд. техн. наук, доцент., Левин М.Г., д-р техн. наук, проф.

Некрасова Т.Н., д-р техн. наук, соискатель Костромской государственный университет им. Н.А. Некрасова, Россия Участники конференции, Национального первенства по научной аналитике, Открытого Европейско-Азиатского первенства по научной аналитике Обосновывается, что в распределительных сетевых компаниях поток заявок на технологическое присоединение к электрическим сетям подчинен закону Пуассона, интенсивность которого можно определить по предложенной регрессионной модели. Выделены потоки заявок внутри общего потока в зависимости от категории заявителя и заявленной мощности.

Ключевые слова: технологическое присоединение к электрическим сетям, системы массового обслуживания, поток Пуассона.

It is justified that in the distribution grid companies the requests flow for technological association to electrical networks is subordinate to the Poisson law which intensity it is possible to determine by the offered regression model. Request subflows in the general flow depending on category of the applicant and the declared capacity are selected.

Keywords: technological association to electrical networks, queuing systems, Poisson flow.

Energetics Technical sciences Energetics Technical sciences Energetics Technical sciences Energetics Литература:

1. Денисов А.Р. Синтез и анализ модели «как есть» бизнес-процесса «Технологическое присоединение к электрическим сетям»

/ А.Р. Денисов, М.Г. Левин, А.В. Рыбинский, Т.Н. Некрасова // Вестник КГУ им. Н.А. Некрасова. – 2012. – №1.

2. Клейнрок Л. Теория массового обслуживания / Л. Клейнрок;

пер. с англ И.И. Грушко;

ред. В.И. Нейман. – М.:

Technical sciences Машиностроение, 1979. – 432 с.

3. Постановление Правительства РФ от 27.12.2004 г. № 861 «Об утверждении Правил недискриминационного доступа к услугам по оперативно-диспетчерскому управлению в электроэнергетике и оказания этих услуг, Правил недискриминационного доступа к услугам администратора торговой системы оптового рынка и оказания этих услуг и Правил технологического присоединения энергопринимающих устройств (энергетических установок) юридических и физических лиц к электрическим сетям» (в действующей редакции).

ПРИМЕНЕНИЕ ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩИХ ИНДУКЦИОННЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ БОЛЬШИХ ТОКОВ Мазалева Н.Н., канд. техн. наук, доцент Дальневосточный федеральный университет, Россия Участник конференции, Национального первенства по научной аналитике Использование в энергосбережении устройств, которые позволяют в десятки и сотни раз уменьшить массу и габариты су ществующего электрооборудования отвечает современным требованиям. Замена трансформаторов тока на катушки Роговского позволяет производить измерение больших токов при тех же значения напряжения.

Энергосберегающая политика России предполагает широкое использование энергосберегающего оборудования, материалов и энергоэффективных технологий, поэтому актуальность замены трансформаторов тока (ТТ) на дифференцирующие индукционные измерительные преобразователи (ДИПТ), известные также под названиями трансреакторы или катушки Роговского не вызывает сомнения. ДИПТ отличаются от ТТ тем, что они работают в режиме холостого хода. Это отличие обеспечивает снижение их массы в сотни и тысячи раз по сравнению с массой ТТ, измеряющих такие же токи при таком же выходном напряжении.

Первое использование катушек Роговского в релейной защите относится к 40-м годам прошлого века: они стали применяться в дифференциальной защите шин. В то время конструкция катушек Роговского, не имеющих магнитного сердечника, не создавала надёжную защиту катушки от воздействия на неё мешающих магнитных полей. Поэтому в дальнейшем в этой области продолжали использовать только ТТ.

Широко применялись ДИПТ, снабжённые магнитным сердечником с воздушными зазорами, в токоизмерительных клещах.

Недостаток таких клещей – это зависимость результата измерения от частоты измеряемого тока. Такие клещи обеспечивали необходимую точность измерения только для практически синусоидальных токов, когда частота токов равна номинальной частоте клещей.

В конце прошлого века началось быстрое развитие измерительных преобразователей, в которых помехозащищённость тороидальной катушки Роговского обеспечивалась высокой равномерностью укладки её витков и наличием обратного провода, проходящего внутри катушки. Высокая точность результатов измерения переменных токов несинусоидальной формы и независимость от частоты измеряемых токов стали обеспечиваться благодаря восстановлению формы тока на основании измеренной его производной. Это преобразование измеряемого сигнала осуществляется посредством интегрирующего фильтра, вход которого под ключается к катушке Роговского.

К началу настоящего столетия относятся первые результаты успешного внедрения новых устройств релейной защиты, основанных на применении катушек Роговского и интегрирующих фильтров вместо ТТ. При этом сохраняются традиционные алгоритмы работы токовой защиты. Новые устройства этой защиты используют как резервные для защит, выполненных на основе ТТ.

Недостаток подобного подхода заключается в необходимости применения, помимо интегрирующих фильтров, усилителей, приводящих в действие исполнительные устройства защиты.

Разработки, проводимые на нашей кафедре имеют лучшие показатели. В частности результаты исследований в новом направлении применения катушек Роговского для релейной защиты и автоматики показали, что возможно обходится без применения интегрирующих фильтров и дополнительных усилителей.

Удалось разработать устройства, обеспечивающие равномерное распределение реактивных нагрузок между синхронными ге нераторами. При разработке устройств токовой стабилизации с ДИПТ учитывалось, что при измерении одного и того же синусоидального тока с помощью ТТ и ДИПТ, напряжение последнего опережает выходное напряжение ТТ на девяносто градусов.

Эта особенность, как оказалось, позволяет создавать предельно простые устройства токовой стабилизации, в которых на входы регуляторов напряжения подаются суммы фазных напряжений и напряжений катушек ДИПТ, измеряющих токи синхронного генератора, соответствующие эти фазным напряжениям. Учитывалось, что внутреннее сопротивление ДИПТ соизмеримо с входным сопротивлением регулятора напряжения, а сопротивление резистора, на который нагружен ТТ, пренебрежимо мало. В следствии этого при включении ДИПТ во входную цепь регулятора напряжения напряжение холостого хода синхронного генератора возрастает и становится зависимым от частоты.

Выполнен большой объем исследований, в том числе экспериментальных. На пять лучших разработок получены патенты на изобретения. Самое совершенное последнее изобретение позволит равномерно распределять между синхронными генераторами реактивные токи, а напряжение на шинах главного распределительного щита - поддерживать на заданном уровне при любой общей нагрузке. Вместо огромных трансформаторов тока применены миниатюрные ДИПТ, каждый из которых можно спрятать в руке. К сожалению данные разработки пока не находят должного использования в России, хотя экономия материалов и финансовых средств в рамках страны была бы огромной.

Литература:

1. Патент РФ № 2402134. Устройство для равномерного распределения реактивной мощности. // Кувшинов Г. Е., Мазалева Н.Н., Андреенко Ю.А., Коршунов А.В. Опуб. 20.10.2010. Бюл. № 29.

Energetics 2. Мазалева Н.Н., Кувшинов Г. Е. Автоматическое распределение реактивных нагрузок генераторов. Применение катушек Роговского. Подробный анализ, экспериментальные исследования LAP LAMBERT Academic Publising, Germany: Technical sciences УТД 624.097. УСТОЙЧИВОСТЬ СТОЙКИ С ПЕРЕМЕННЫМ СЕЧЕНИЕМ И МОДУЛЕМ УПРУГОСТИ Саркисян Г.М., д-р техн. наук, проф.

Саркисян М.Г., инженер Государственный аграрный университет Армении, Армения Участники конференции, Национального первенства по научной аналитике, Открытого Европейско-Азиатского первенства по научной аналитике Bridge, aqueduct piers and other constructions often have a variable cross-section, which increases the buckling danger of bickling resistance loss.

Permanent hardness provision is offered along the length of pier by means of modulus elasticity materials change.

Keywords: construction, modulus, cross-section, length, elasticity.

Ключевые слова: стойка, конструкция, модуль упругости, сечение, длина.

Строение стеблей травянистых растений напоминает инженерные конструкции, построенные по всем правилам строительного искусства. Подобная рациональная "конструкция" была достигнута в течение длительной эволюции путем сопротивления напору ветра и под воздействием собственной массы.

В рассматриваемой работе делается попытка проектирования стойки - прототипа стеблей, у которой изгибная жесткость изменяется путем изменения модуля упругости по длине, причем сечение стойки может быть постоянным.

Теоретическия исследования показывают, что критическая сила стойки с переменным модулем упругости значительно больше таковой по сравнению со стойкой постоянного сечения с теми же геометрическими размерами, что приводит к экономии строительного материала.

В некоторых конструкциях (мосты, дьюкеры, акведуки) сечения стоек, в зависимости от их особенностей, часто бывают переменными, и, как правило, площадь сечения (момент инерции сечения) в верхней части больше, чем площадь нижнего сечения стойки, что уменьшает устойчивость конструкции.

В этих условиях является важным повышение динамической устойчивости отмеченных конструкций.

В данной статье делается попытка обеспечения постоянной жесткости стойки с переменным поперечныи сечением по ее длине.

Естественно предполагать, что это возможно путем изменения модуля упругости по длине стебля. Такой подход разработан на основании изучения принципов строения стеблей некоторых травянистых растений (пшеница, сорго, тростник и др.) как инженерных конструкций и их механических свойств [2,4,5]. Дальнейшие теоретические исследования выявили преимущество динамических свойств элементов с переменным модулем упругости и постоянного сечения по сравнению с элементами с теми же размерами с по стоянным модулем упругости [1,3].

С учетом особенностей конструкции и характера изменения модуля упругости можно стойку проектировать таким образом, чтобы изгибная жесткость по ее длине была постоянной, благодаря чему конструкция будет более эффективной.

Расчетная схема представлена на рис.1.

Рис.1. Расчетная схема стойки.

Engineering Technical sciences Engineering Technical sciences Сравнивая эту величину с критической силой стойки с постоянным сечением и модулем упругости [6], получаем повышение устойчивости около 4 раз.

Таким образом, величину критической силы стойки с переменным моментом инерции сечения можно повысить путем изменения определенной закономерностью величины модуля упругости по ее длине.

Литература:

1. Саркисян Г.М. Динамический расчет балки с переменным модулем упругости по длине - прототипа стеблей растений // Изв.

АН Армении, сер. ТН. - 1992 - N 3(45) - С. 125-130.

2. Саркисян Г.М., Артемян Р.Н. Механические свойства тканей стеблей травянистых растений // Вопросы технологической надежности сельскохозяйственной техники: Сб. науч. тр. АрмСХИ, N50, 1991, с. 39-53.

3. Саркисян Г.М., Казарян А.И. Напряженно-деформированное состояние несущих элементов с переменным модулем упругости по длине // Мат. Межд. науч. конф., т. 2, Ереван: ГАУА-2004.

4. Саркисян Г.М., Хуршудян Н.П. Архитектоника стеблей тростника // Биол. ж. Армении – N2(45), 1992 г., с. 163-165.

5. Саркисян Г.М., Хуршудян Н.П. Архитектоника стебля подсолнечника // Биол. ж. Армении – N7(42), 1989 г., с. 659-662.

6. В.И. Феодосьев Сопротивление материалов // М: – Наука, 1979г. – 560 с.

О ПРИМЕНЕНИИ ГРАФИЧЕСКОГО ПАКЕТА INVENTOR В РАЗВИТИИ ПРОСТРАНСТВЕННОГО МЫШЛЕНИЯ Губарева Г.Г., ст. преподаватель Шкурпела Ю.О., преподаватель Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, Украина Участники конференции, Национального первенства по научной аналитике В статье рассматриваются возможности применения графического пакета Inventor для развития пространственного воображения студентов. Пространственное мышление – примат любой инженерной науки. Изучая способности студентов 1-го курса, мы видим перспективу в применении графических пакетов.

Ключевые слова: графический пакет, пространственное воображение, мышление, Inventor.

Engineering geometry and computer graphics The article considers a possibility of Inventor’s application for development of student’s spatial imagination. The spatial thinking is primacy any engineer science. Exploring the possibility of students of first-year, we study the perspective of development of thinking with of help of graphic packet.

Keywords: graphic packet, spatial imagination, thinking, Inventor.

Известно, что начертательная геометрия и черчение – первые технические дисциплины, с которыми встречается студент-первокурсник, поставивший себе цель стать инженером. Но (за редким исключением) школы не обучают черчению, а если эта дисциплина и входит в общий объем школьной программы, то ученикам преподают ее как отдельный предмет, не пытаясь даже указать связь с математикой, в частности с геометрией, стереометрией. Их не учат образно мыслить, не развивают пространственное представление об изображенных предметах. Отсюда у школьников, а затем и у студентов возникает формальное мышление. Например, не понимая, что поверхности в процессе проецирования могут преображаться в линии, они не воспринимают их на чертежах как поверхности. Они не чувствуют той смысловой нагрузки, которую несут линии чертежа.

Мы столкнулись с тем, что изучая проекционное черчение, вчерашний ученик после специальной подготовки и объяснений еще может понять построение трех проекций геометрического тела, представляющего одну простую форму (цилиндр, пирамида, призма и т.д.). Если же ставится задача определить продукт взаимного пересечения двух или трех геометрических форм, то как правило, возникает большая проблема.

Существует множество методик по развитию пространственного мышления. Каждая из них рассматривает тот или иной аспект, развивая определенными приемами способности к восприятию геометрических образов. Но в вузах нет времени (идет постоянное сокращение часов) на тренировки. Работать же с учениками, желающими поступать в тех нические вузы надо именно в школах, хотя бы в плане факультатива. Потому что абитуриенты, ставшие студентами, настолько слабо подготовлены, что не могут подчас вспомнить признак параллельности плоскостей.

Technical sciences Конечно, при обучении требуется наличие такого важнейшего человеческого качества как внимание. Однако даже если исходить из того, что аудитория внимательна, сконцентрирована, и сосредоточена на восприятие информации, мы не можем гарантировать качественное усвоение материала. Опыт преподавания показывает, что многие студенты мыслят конкретно, а поэтому их надо обучить пространственному мышлению, специфике построения изображений предмета на плоскости. Научить видеть в плоском чертеже пространственную форму, и наоборот, научить выполнять плоский чертеж предмета, исходя из его пространственной формы. А для этого необходимо предлагать студентам множество разнообразных задач, стимулирующих образное мышление.

Примат пространственного мышления – это создание мысленных образов. Но не каждый учащийся способен к этому от природы. Необходимо научить его переходить от зрительного образа к конкретному изображению. Видеть пространственную форму одновременно с разных ракурсов. И современные технологии, компьютерная графика дает возможность системно формировать зрительные образы.

Для развития пространственного мышления мы пользовались такими мощными аппаратами как графические пакеты AutoCAD и Autodesk Inventor фирмы Autodesk. С их помощью можно многократно и с разных точек зрения рассматривать всевозможные геометрические модели, применяя и варьируя пространственные формы и их взаимное расположение. Особенно удачно принимались анимационные файлы с поэтапной демонстрацией проекционного метода (Рис. 1–8). На этих рисунках покадрово и последовательно показан процесс взаимного расположения и пересечения поверхностей.

Абстрактная задача упрощалась. Учащиеся адекватно воспринимали поверхности по отдельности, анализировали их расположение в пространстве, могли менять по своему желанию позиции деталей относительно друг друга. Таким образом, мы обогатили исходную тренировочную базу, научили формировать пространственные образы и мыслить в системе этих образов.

Engineering geometry and computer graphics Конечно, самоощущение пространственного образа происходит не сразу. Сначала формируется зрительный образ, затем он должен трансформироваться в плоский чертеж. На демонстрируемых файлах студент может увидеть, как верхнее и нижнее основания конуса преображаются в отрезки прямых на фронтальной плоскости проекций.

Иллюстрацию этого процесса мы комментируем, напоминая о расположении проецирующих лучей. После таких пояснений учащиеся понимают результат преобразования, анализируя визуальную информацию. Они легко прогнозируют геометрическую форму этих оснований на горизонтальной и профильной проекциях. Рассуждая подобным образом, мы комментируем и демонстрируем взаимное расположение других поверхностей.

Развивая пространственное мышление, мы развиваем психологическое образование, существующее в учащемся, но до определенного момента не активизированное. Предлагая различные задачи по конструированию поверхностей, подкрепляя деятельность студента в этом направлении новыми технологиями, мы, безусловно, ускоряем процесс развития. После визуального восприятия пространственных форм предлагается мысленно создавать новые геометрические образы, а затем изображать их на чертеже.

С помощью такого наглядного материала мы формируем в будущем специалисте способность творчески мыслить, развиваем его воображение. А это необходимо при профессиональной подготовке инженера.

Technical sciences ОБ ОПРЕДЕЛЕНИИ СОБСТВЕННЫХ ЗНАЧЕНИЙ ТЕНЗОРА НАПРЯЖЕНИЙ Телия Т.Н., канд. техн. наук, ассоц. проф.

Грузинский университет, Грузия Участник конференции В статье дается методика определения собственных значений элемента тела, находящегося трехосном напряженном состоянии. Нахождение собственных значений сводится кубическому полиному, для решения которого используется метод последовательных приближений, встроенный в диалоговом окне “Подбор параметра”, программного пакета MS Excel. Найдена величина наибольшего главного напряжения, соответствующее наибольшему собственному значению матрицы напряжений, при которой происходит разрушение элемента тела.

Ключевые слова: Excel, подбор параметра, метод последовательных приближений, тензор напряжений, собственные значения.

The paper deals with the determination of own value of the element of body, being in triaxial tight condition. Finding of own value is lead to cubic polynomials, for which answer the method of successive approximation, built in dialogue window “Goal Seek” of software MS Excel is used. Quantity of maximum tight, corresponding to maximal own value in which the boy is destroyed is found.

Keywords: Excel, Goal Seek, method of successive approximation, tensor of tight, own value.

Informatics, computer science and management Technical sciences Informatics, computer science and management Technical sciences Литература:

1. Шуп Т. Решение инженерных задач на ЭВМ. Москва: Мир, 1982.

2. Ларсен Рональд У. Инженерные расчеты в Excel. Москва: Вильямс, 2002.



Pages:     | 1 || 3 | 4 |   ...   | 5 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.