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 |   ...   | 9 | 10 || 12 | 13 |   ...   | 15 |

«3 ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ КОМИТЕТ М.П. Федоров – ректор СПбГПУ, член-корреспондент РАН (председатель) Ю.С. Васильев – президент СПбГПУ, академик ...»

-- [ Страница 11 ] --

Однако сама по себе техническая оснащенность учебных аудиторий является лишь первым шагом на пути к внедрению новых технологий. Реальному их использо ванию в учебном процессе должна предшествовать большая методическая работа. Оп ределенный опыт такой работы имеется в Институте международных образовательных программ (ИМОП СПбГТУ), где обучаются иностранные студенты по программам предвузовской подготовки и по программам первого уровня высшего профессиональ ного образования.

Традиционной формой передачи теоретических знаний в российских вузах явля ется лекция. Иностранные студенты знакомятся с этой формой в последние месяцы предвузовской подготовки, а затем (на первом и втором курсах) на лекции отводится более половины аудиторного времени. Использование на лекциях мультимедийных средств ставит своей целью усилить арсенал средств наглядности, а также вызвать ин терес и благоприятную эмоциональную реакцию студенческой аудитории.

Особенности контингента иностранных студентов не позволяют использовать аудиовизуальные средства обучения, разработанные для аудитории российских школь ников и студентов. Для эффективного педагогического воздействия необходимо вы полнение ряда специфических требований: минимизации набора лексических средств (вербального оформления), высокого качества фонетического строя речи (четкость произношения, интонационная выразительность речи), тщательного отбора учебного материала, чтобы не допустить перегрузок студентов и снижения восприятия учебного материала. Во всех этих требованиях конкретизируется соблюдение важнейшего педа гогического принципа - принципа доступности.

Подготовка и апробация таких лекций показала, что часто в дополнение к ау диовизуальным средствам студентам необходим конспект на печатной основе (перепи сывание формул, определений, графиков и т.п. с экрана, пожалуй, менее удобно, чем с доски). Наиболее «выигрышным» с точки зрения восприятия является показ анимаци онных моделей или фрагментов видеофильмов по теме лекции.

Безусловно, разработка собственных мультимедийных материалов является тру доемким процессом, требующим от преподавателей не только предметных и методиче ских знаний, но и определенных технических навыков. Однако использование таких материалов в учебном процессе позволяет создавать качественно новую учебную ин формационную среду.

ПРИМЕНЕНИЕ ИГРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ Яшин С.Н., Тежиков И.И.

Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева Для повышения качества образования учебным заведениям необходима по стоянная работа над поиском и внедрением инновационных технологий обучения. Иг ра, как педагогическая технология, уже более полувека применяется в учебном процес се как один из методов активного обучения, позволяющих перейти от классического монолога преподавателя к диалогу со студентом, и на практике развить необходимые профессиональные навыки, вместе с тем и воспитав в участниках деловые и социаль ные качества посредством интересного увлекательного действа.

Принципиальной особенностью игрового учебного процесса является сам сце нарий проведения занятий. Если в классической лекции сначала рассматривается общая тема, потом осуществляется переход к конкретным вопросам, то в игре уча стников сразу ставят в конкретную конфликтную ситуацию, выход из которой в опти мальном случае неоднозначен, затем на основе только что полученного опыта форми руется общая тема сегодняшнего занятия, что развивает не только логику и другие на выки, но и стремление к познанию.

Основой большинства игр является командное взаимодействие и дискуссионная форма принятия решений как внутри команды, так и между командами. Таким обра зом, участники вынуждены работать в группе, но с другой стороны и уметь доказы вать свою личную точку зрения партнерам или противникам. Игра не дает полно ценные знания, а лишь показывает студенту путь для дальнейших исследований, фор мализуя будущие цели и предоставляя основные базовые знания предмета, основан ные на собственном опыте и опыте других участников. Притом дальнейшее обуче ние может не ограничиваться материалами лекционных занятий и рекомендованной литературой, студент становится на шаг ближе к самообучению, а преподаватель в данной ситуации становится руководителем его самостоятельной работы.

Игра, помимо знания предмета, требует от участников развития многих навы ков: логики, памяти, сообразительности, командного и социального взаимодействия, стратегического и тактического мышления, театральности и многие другие. Разнообра зие игровых моделей позволяет использовать данный вид обучения как самостоя тельную форму для проведения полноценного занятия, так и совместно с классиче скими методами для раскрытия темы текущего занятия и формализации основных вопросов.

ОРГАНИЗАЦИЯ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ В УСЛОВИЯХ КРИЗИСА Колосова О.В.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет В условиях экономического кризиса, так или иначе, коснувшегося всех сфер производственной и экономической деятельности, еще большую значимость приобре тает развитие у студентов профессиональных компетенций. От выпускников высших учебных заведений работодатели будут требовать уже не только комплекса знаний и навыков в рамках их специализации, но и готовности работать в условиях преодоле вающего кризисную ситуацию предприятия. Ознакомления с теоретическими материа лами, описывающими специфику работы в рамках проведения антикризисных меро приятий, явно недостаточно для того, чтобы выпускник не испытывал жесткого «шока реальности» в начале своей профессиональной деятельности в ближайшие несколько лет. Как можно в лучшей степени подготовить способного незамедлительно включить ся в рабочие процессы организации выпускника высшего учебного заведения?

Предлагается вывести занятия по научно-исследовательской работе студентов за стены высших учебных заведений. Разумеется, это в меньшей степени касается специ альностей, лежащих в сфере проведения фундаментальных исследований, и в большей степени относится к практико-ориентированным направлениям подготовки высшего профессионального образования. Местом проведения научно-исследовательских работ студентов, начиная уже с младших курсов, могут стать любые организации народного хозяйства в соответствии с профилем их подготовки.

В условиях кризиса предприятия вынуждены идти на ощутимое сокращение кадров. Нагрузка на оставшихся сотрудников в значительной мере возрастает. В этой ситуации, как нельзя более кстати, может оказаться помощь со стороны студентов стажеров. Организации вынуждены начинать осуществление процессов комплексных изменений. Для того, чтобы определить его характер и содержание, требуется в сжатые сроки провести большое количество практических исследований. Такого рода задача вполне может быть поставлена перед факультетами университетов.

Факультетом инноватики совместно с отделом персонала ОАО «Петрохолод» в качестве эксперимента намечено проведение исследований по хронометражу рабочих мест в производственных цехах предприятия силами студентов третьего курса в начале 2009 года.

ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ПОДХОД В САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ СТУДЕНТОВ Жураев Т.Х., Наимов С.Т.

Бухарский технологический институт пищевой и легкой промышленности Одним из факторов подготовки специалистов отвечающих современным требо ваниям является развитие творческих способностей у студентов. Эти требования объ ясняется с одной стороны увеличением информационного потока, и с другой стороны уменьшением периода создания и применения новой техники и технологий. В таких условиях студент должен, во-первых, усвоить самые необходимые и новые информа ции прикладного характера. Так как эти информации не всегда освещается в учебной программе, то его придётся усвоить самостоятельно. Во-вторых, студенту необходимо иметь творческие способности, для глубокого анализа имеющей, и успешного синтеза новой техники и технологий. Анализ существующих методов и подходов к обучению показывает что, во время самостоятельной работы студентов, особенно технического направления, основную роль может играть их творческая способность. Из таблицы видно (и по времени, и по типу учреждения, и по виду занятий, и по роли студента), что одним из современных требований к самостоятельной работе студентов, является применение исследовательского подход, так как она, во-первых, развивает творческие способности студентов, во-вторых, обеспечивает успешного достижения поставленной цели.

Таблица примерных показателей подходов к обучению Показатели Периоды (век) Образов. Вид занятия Роль и деятельность учреж-я Сред-нее Высшее Лекции Практи Само стоят.

спец.

XIX XX Подходы Ср.

Преподава- Студента XI ческ.

к обучению теля Традиционный 70 20 10 70 20 10 70 20 10 Активная Пассивная Технологический 20 60 20 20 60 20 20 60 20 Активная Активная Исследователь- 10 20 70 10 20 70 10 20 70 Пассивная Активная ский При исследовательском подходе в самостоятельной работе студентов, особенно по общетехническим и специальным дисциплинам, можно предлагать «метод творче ского проекта». Применение такого метода отличается от традиционного тем, что сту дент не просто выполняет задачу, а подходить к ней не стандартно. То есть он форми рует свой индивидуальный творческий проект, работает над ним самостоятельно. При необходимости, консультируется с преподавателем и корректирует свой творческий проект. Такой проект можно создать и с несколькими студентами как творческая груп па. Цикл этого метода: изучение материала - решение задачи - проектирование объекта - изготовление образца - проведение испытаний.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННО-ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ПРОГРАММ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ НА ФАКУЛЬТЕТЕ МЕДИЦИНСКОЙ ФИЗИКИ И БИОИНЖЕНЕРИИ Грызунов В.В.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет В условиях коренных изменений, происходящих в системе высшего образова ния, возрастает роль и значение самостоятельной работы студентов в вузе, ибо глубо кие и прочные знания и устойчивые умения могут быть приобретены студентами толь ко в результате индивидуально-творческой деятельности. Поэтому на смену парадигмы «поддерживающего» образования пришла парадигма «непрерывного» образования, ибо сама идея непрерывного образования или образования в течение всей жизни направле на на устранение противоречия между стремительными темпами роста знаний в со временном мире и ограниченными возможностями их усвоения в период обучения.

Это противоречие заставляет образовательные учреждения формировать умение учиться, получать и добывать информацию, извлекать из нее необходимые знания, а также разрабатывать эффективные и адаптированные к рынку формы обучения. Совре менная форма подготовки будущего специалиста предполагает активное использование информационных ресурсов для получения сведений по изучаемым курсам и основыва ется на следующих принципах: доступность, непрерывность и преемственность.

Самостоятельная работа студента во многом зависит от характера ее организа ции, вида контроля со стороны преподавателя. Но часто на практике организация по добной формы обучения сводится к подготовке реферативного сообщения по избран ной теме. Поэтому в данном случае только от умения студента ориентироваться в со временном информационном пространстве зависит эффективность самостоятельной работы, а также количество времени, затрачиваемое на поиск необходимой информа ции. И преподавателю все сложнее становится контролировать работу студентов в ин формационной среде в нужном направлении. Осуществить это помогают разработан ные информационно-обучающие программы, которые адаптированы к Интернет-среде.

Первыми проектами в этом направлении на ФМедФ являются «Электронный гематологический атлас» и виртуальные модели «Патологических форм эритроцитов», позволившие адаптировать программы по общей патологии высшего медицинского учебно-образовательного учреждения к программам по физико-химическим основам общей патологии высшего технического учебно-образовательного учреждения, и сформировать виртуальную модель самостоятельной работы студентов.

ТВОРЧЕСКАЯ СОСТАВЛЯЮЩАЯ В ПОДГОТОВКЕ СПЕЦИАЛИСТОВ Маркевич А.И.

Псковский государственный политехнический институт Учебный план по специальности 140211 «Электроснабжение» в Псковском го сударственном политехническом институте уже несколько лет содержит в разделе спецдисциплин учебный курс с творческой направленностью в обучении – научно исследовательская работа студентов (НИРС).

По кафедре электроэнергетики к творческой самостоятельной работе студенты приступают с 4 курса I семестра и завершают ее на 5 курсе и в период дипломного про ектирования. Выбор направления и тематику НИРС определяют сами студенты по предложению кафедры. Сюда, как правило, входят:

- научные интересы преподавателей кафедры;

- научно-технические проблемы базовых предприятий, с которыми кафедра име ет договорные отношения;

- вопросы по целевой подготовке специалистов по заявкам предприятий.

С промежуточными результатами исследований студенты выступают на еже годных студенческих научно-технических конференциях. По результатам докладов проводится конкурс на лучшие работы с материальным вознаграждением.

Тематика научных работ, как правило, предлагается на перспективу, связанную с получением определенных результатов, которые в дальнейшем войдут в содержание дипломной работы (проекта) и будут озвучены при защите.

Исходя из возможностей, складывающихся на кафедре, и связи с производством, творческая работа студентов проводится по следующим направлениям:

- автономные источники электроснабжения;

- информационно-измерительные системы в электроснабжении;

- устройства защиты и автоматики в распределительных сетях 6-35 кВ;

- модернизация трансформаторных подстанций 110/10 кВ;

- пилотные лабораторные работы с индивидуальным заданием и др.

Наличие исследовательской части в дипломной работе, конечно же, «украшает»

результаты труда дипломника, положительно характеризует его с профессиональной стороны и оценивается Государственной аттестационной комиссией самым высоким баллом.

АЛЬМАНАХ КАК ТЕХНОЛОГИЯ ОРГАНИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ Михайлова М.Н.

Псковский государственный политехнический институт Замысел альманаха как технологии организации самостоятельной работы сту дентов – объединить приемы и методы «Критического мышления» в рамках коллектив ного социально-значимого творчества студентов. Результатом коллективного творчест ва становится выпуск альманаха, основным содержанием которого является анализ со циально-значимой и интересной студентам проблемы. Преподаватель предлагает сту дентам примерные темы альманаха. Студенты могут также самостоятельно опреде литься с темой альманаха. Любая образовательная технология нацелена на конечный результат и имеет свой алгоритм. Мы предлагаем следующую возможную структуру альманаха:

1. Название (обозначение проблемы).

2. «Колонка главного редактора». Это редакционная статья, где в рамках эссе обозначены основные позиции, мнения и суждения редакции, связанные с проблемати кой альманаха.

3. «Интервью»/ «Глоссарий»/ «Коллаж».

4. «Обзор печатных изданий». Здесь студенты систематизируют и анализируют на учные, художественные издания, фильмы, СМИ, посвященные рассматриваемой в альмана хе проблемы.

5. «Статья». Этот раздел альманаха – обобщение результатов социологического исследования по той или иной проблеме. В самой статье раскрывается общий замысел, проблематика исследования, его методология, приводятся количественные и/или каче ственные данные, формулируются выводы.

6. «Отчет о творческой командировке». Для более полного раскрытия основной темы альманаха представители группы отправляются в творческую командировку.

7. «Литературные страницы». Здесь публикуется произведение, созданное авторами аль манаха.

8. «Два ответ на один вопрос». В данной рубрике используются приемы «Деба ты» или «Перекрестная дискуссия». Группа договаривается о конкретной теме и пись менно разрабатывает ее, выражая позиции «утверждения» и «отрицания».

9. Рекламные вставки: реклама дисциплины, событий студенческой жизни за се местр.

10. «Научная статья». Материал выполняется с использованием методики кла стеров.

11. «Время развлечений». Содержание раздела – занимательные мини-приемы развивающего характера: синквейны, ребусы, логические задачки.

12. «Наши авторы». Это заключительный материал альманаха, где каждый автор кратко характеризуется особым способом.

ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ОРГАНИЗАЦИИ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ Мякишев В.М.

Самарский государственный технический университет Лекционные, практические и лабораторные занятия являются составной частью учебного процесса и несут свою определенную информационную нагрузку, а самостоя тельная домашняя работа предусматривает их закрепление. В этой связи организация вне аудиторной работы студента, в том числе выполнение домашних заданий, подго товка рефератов, решение расчетно-графических и контрольных работ является осно вополагающим элементом учебного процесса.

Предмет “Теоретические основы электротехники” является базовым, т.к. закла дывает теоретический фундамент для последующего изучения спец. предметов. Зна комство студента с будущей специальностью осуществляется в курсе «Введение в спе циальность», который изучается на первом курсе. В этой связи требуется тесная мето дическая связь между изучаемыми предметами, т.е. организация эффективных меж предметных связей. При этом необходимо решать вопросы однозначности, условных и буквенных обозначений, формулировок основных знаков и положений. Здесь интерес ным оказывается разработка методических указаний и заданий объединенных общим подходом, увязывающим такие предметы, как “инженерная графика”, “информатика”, “физика”, “математика” “теоретическая электротехника”, “электрические машины и аппараты” и т.п.

Если занятия студентов дневной формы обучения проводятся регулярно по рас писанию, то студенты дистанционной и заочной форм обучения такой возможности практически не имеют, и основным способом получения своевременной информации являются интернет-технологии и плановые консультации. Организация самостоятель ной работы студентов этих форм обучения является актуальной задачей. Здесь основ ной упор ложится на создание надлежащих учебных материалов. На кафедре разрабо тано специализированное методическое пособие для студентов дистанционной и заоч ной форм обучения. Отличительной его особенностью является то, что одна, достаточ но сложная задача разбивается на ряд простых, но в них раскрываются все необходи мые вопросы и положения. В процессе расчета контрольных работ, студент должен са мостоятельно делать принципиальные выводы, вытекающие на определенных этапах решения. В заключительной части каждой задачи требуется ответить на ряд теоретиче ских вопросов.

Четкая постановка задачи, указания конкретного списка основной и дополни тельной литературы, своевременные, регулярные консультации и индивидуальное со беседование со студентом по материалам контрольной работы позволяют создать опре деленный фундамент к изучению спец. предметов и тем самым повысить уровень под готовки специалистов.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА КАК ФАКТОР САМООРГАНИЗАЦИИ СТУДЕНТОВ Проскурина А.В., Павлова Е.В.

Псковский государственный политехнический институт Самостоятельная работа студентов представляет одну из основных форм учеб ного процесса. Мы будем придерживаться следующей формулировки ее определения:

самостоятельная работа – это планируемая работа студентов, выполняемая по заданию и при методическом руководстве преподавателя, но без его непосредственного участия.

Она предназначена не только для овладения дисциплиной, но и для формирования на выков самостоятельной работы вообще, способности принимать на себя ответствен ность, самостоятельно решить проблему, находить конструктивные решения. Само стоятельная работа представляет собой, с одной стороны, учебное задание, с другой – форму проявления соответствующей деятельности: памяти, мышления, творческого воображения при выполнении обучающимся учебного задания, которое приводит его либо к получению нового знания, либо к углублению и расширению уже полученных знаний. Согласно новой образовательной парадигме любой начинающий специалист должен обладать фундаментальными знаниями, профессиональными умениями, опы том творческой и исследовательской деятельности по решению новых проблем, опы том социально-оценочной деятельности. Две последние составляющие образования формируются именно в процессе самостоятельной работы студентов. Высшая школа отличается от других образовательных систем специализацией главным образом мето дикой учебной работы и степенью самостоятельности обучаемых. Преподаватель лишь организует познавательную деятельность студентов. Студент сам осуществляет позна ние. Самостоятельная работа имеет воспитательное значение, формирует самостоя тельность как черту характера, играющую существенную роль в структуре личности современного специалиста высшей квалификации. Формы самостоятельной работы разнообразны – это различные типы домашних заданий. При распределении заданий студенты получают инструкции по их выполнению, методические указания, список не обходимой литературы. Работа должна систематически контролироваться преподавате лями. Существуют разнообразные виды индивидуальной самостоятельной работы – подготовка к лекциям, семинарам, зачетам, экзаменам, выполнение рефератов и т.д.

Эффективна и групповая самостоятельная работа, т.к. она предполагает взаимный кон троль студентов. Самостоятельная работа обладает огромным потенциалом. Она спо собствует углублению и расширению знаний, формированию интереса к познаватель ной деятельности, овладению приемами процесса познания, развитию познавательных способностей.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АЛЬТЕРНАТИВНЫХ КАТЕГОРИЙ В САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЕ СТУДЕНТОВ ПО ПРЕДМЕТУ ИСТОРИЯ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ МЫСЛИ (СОВРЕМЕННЫЙ ЭТАП) Радушинский Д.А.

Санкт-Петербургский государственный университет экономики и финансов В экономических теориях как традиционного (неоклассического), так и маркси стского направления, доминировавших в 20 веке, категория «справедливость» широко не использовалась как категория для исследования. Оба доминирующих направления, расходясь в оценке стимулов экономического роста, исследовали возможности макси мизации доходов, оптимизации распределения ресурсов и эффекта от их использова ния. Это сближает позиции ведущих экономических теорий в том, что они концентри руют внимание на материальной, внешней характеристике человеческого существова ния – улучшении уровня жизни и повышении материальной обеспеченности.

Подход в экономической науке, который бы акцентировал внимание на ином приоритете ценностей и приводил бы материальное совершенствование условий жизни людей в соответствие с их качественными (духовными) потребностями, можно соотне сти с достаточно большим рядом известных имён. В отечественной экономической теории наряду с декларированным в советское время принципом отказа от материаль ного стяжательства можно выделить и более раннюю линию, идущую в частности от экономистов предреволюционной эпохи, таких как Сергей Булгаков. В его «Философии хозяйства» исследуются причины хозяйственной консервативности крестьянской об щины. Булгаков (вслед за Л.Н. Толстым и другими противниками прямолинейности реформ Столыпина из культурной элиты) считал, что следует сохранять дух, при кото ром бесконечная материальная активность не имеет самостоятельной ценности, но имеет смысл материальная «достаточность» («достаток» в противовес «богатству», важному для «кулака»), достижение которой свидетельствует о гармоничном развитии как в материальной, так и других сферах.

Категорию «справедливость» в этой перспективе следует считать одним из си нонимов или мерил «достаточности». Если какие-то элементы экономической системы критически несправедливо перераспределяют в свою пользу материальные и иные бла га («кулаки-мироеды» в предреволюционной России, финансовая олигархия и рантье при Великой Депрессии в США, развитые западные страны по отношению ко всем странам, с которыми им удалось наладить «неэквивалентный обмен»), общее равнове сие системы, как показывает история, будет нарушаться. Последний случай актуален для ситуации современного финансового кризиса, когда масса населения, желающая стать новым «золотым миллиардом», компактно проживающая в регионе АТР в стра нах-«тиграх» индустриализации второй волны (как минимум, Китай, Вьетнам, Индоне зия), не находит справедливого соответствия своим возросшим возможностям и объек тивному вкладу в мировой продукт той доле ценностей, которая приходится ей в каче стве вознаграждения.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ СТУДЕНТОВ В КОНТЕКСТЕ СОВРЕМЕННОГО ОБРАЗОВАНИЯ Сидоренко Ю.В.

Самарский государственный архитектурно-строительный университет В настоящее время в обществе формируется новое видение важности процесса образования в жизни человека, и в связи с этим получают распространение самообра зование и непрерывное образование. Идея непрерывного образования и её реализация призваны преодолеть противоречия между стремительными темпами роста знаний, технического прогресса, информационных систем в современном мире и ограниченны ми возможностями их усвоения в ходе обучения. Эти противоречия заставляют образо вательные учреждения формировать у студентов умение и навыки учиться, потреб ность в самообразовании и самосовершенствовании. Если в основе традиционной “па радигмы обучения” находится задача передачи знаний от учителя к студентам, то в но вой - создание среды и формирование опыта, способствующих не только добыче зна ний студентами для самих себя, но и их применение при решении возникающих задач при обучении. Обучение студента – это систематическая, управляемая преподавателем самостоятельная деятельность, которая становится доминантной, особенно в современ ных условиях перехода к многоступенчатой подготовке специалистов высшего образо вания. При изучении дисциплин организация самостоятельной работы должна пред ставлять единение взаимосвязанных форм: аудиторная самостоятельная работа, кото рая осуществляется при непосредственном руководстве преподавателя;

внеаудиторная самостоятельная работа;

творческая работа студентов. Активное восприятие и конспек тирование лекций, самостоятельная работа с научно-технической литературой при предварительной подготовке к слушанию лекции, опережающий метод обучения, по иск информации по теме исследования, изучение рекомендуемых информационных ис точников с их последующим конспектированием, реферированием, ответами на по ставленные вопросы, экспериментально-исследовательская работа, подготовка устных докладов, презентаций для представления их на занятиях, студенческих конференциях, написание курсовых работ, выполнение дипломного проекта - все это является элемен тами самостоятельной деятельности студентов в вузе. Для развития положительного отношения студентов к самостоятельной работе следует на каждом этапе разъяснять цели работы, контролировать понимание целей студентами, постепенно формируя у них умение самостоятельного выбора цели и постановки задач.

СЕКЦИЯ Наука и инновации:

1. Физико-математические и технические науки 2. Общественные науки АНАЛИТИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ ТЕПЛОПЕРЕНОСА В ДВУХСЛОЙНОЙ СРЕДЕ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НАЧАЛЬНОГО ПРОЦЕССА НАГРЕВА КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Козлов В.Н.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Акимов А.И.

Оренбургский государственный педагогический университет Фатыхов М.А.

Башкирский государственный педагогический университет Композиционные материалы представляют собой макрогетерофазные системы, состоящие из двух и более разнородных компонентов, обладающих различными физи ческими и механическими свойствами. Один из компонентов, непрерывный по объему, является матрицей, а прерывный, разделенный в объеме композиции компонент счита ется армирующим и состоит из высокопрочных волокон, нитевидных кристаллов, тон кодисперсных частиц и др.

Высокое качество изготовления таких изделий достигается при соблюдении оп ределенных технических и технологических требований. Одним из методов изготовле ния их служит полимеризация, производимая в установках автоматического ведения технологического процесса (АВТП). В связи с этим прежде всего возникает задача изу чения начального этапа нагрева многослойного материала при электронагреве. Рас смотрим двухслойную среду. Для общности рассуждений будем предполагать, что в одной из сред поглощаются электромагнитные волны с интенсивностью f (t ) exp(x), где f (t ) - функция источников тепла, зависящая от времени, - ко эффициент поглощения излучения. При этих условиях требуется найти вид функции f (t ), обеспечивающую наиболее благоприятный режим нагрева рассматриваемого ма териала.

Итак, требуется найти функции T1(t,x), T2(t,x) и f(t) из условий:

T1 2T = a1 21, t0, x0 ;

(1) t x T2 2T = a 2 22 + f (t ) e *x, t0, x0 ;

(2) t x T1t=0 = T2t=0 = 0 ;

(3) T1- T2x=0 = 0, (4) T1 T 1 2 2 x=0=0;

(5) x x T 2 x=0 =q(t), (6) x где q(t)-заданная функция из класса C1(t0), обращенная в нуль при t=0, Т - тем пература, t - время, x - координата, а – коэффициент температуропроводности среды, - коэффициент теплопроводности среды, индексы 1 и 2 относятся двум средам.

Задача (1)-(6) описывает процесс прохождения интенсивных распределенных источников тепла во второй среде (x0) с учетом нагревающего излучения.

Решение прямой задачи будет выражаться формулами t T1 (t, x) = f ( )d G12 (t, x, y )e y dy, x0 ;

(7) 0 t T2 (t, x) = f ( )d G22 (t, x, y )e y dy, x0, 0 где y x (a+ a) b2 1 G12 (t, x, y ) = exp ;

(b1 + b2 ) * a 2 t 4t ( x y) 2 ( x + y) 2 ( x + y) b G 22 (t, x, y ) = exp exp + exp, 2 a 2 t 4a 2 t (b1 + b2 ) a 2 t 4a 2 t 4a 2 t i bi=.

ai Дифференцируя функцию T1(t,x) в (7) по x и подставляя в условие T 1 = q(t), x получаем y y y exp 4a 2 (t ) t b1 dy = q(t ).

f ( )d 2(b1 + b2 ) 0 a 2 (t ) 3 Применяя к этому уравнению преобразования Лапласа с учетом формулы exp s 4a t, 0, = exp a 2 a 3t будем иметь b1 s * f ( s ) exp ( + ) y dy = q ( s ), b1 + b2 a или b1b2 f (s) = q(s).

* b1 + b2 s a a Отсюда 1 1 q ( s )( s a 2 2 ) f ( s) = + *.

b b s a 1 Переходя к оригиналам с использованием формулы [ ] 1 + a 2 exp(a 2 2 t ) 1 + erf ( a 2 t ) и теоремы о свертке, получим = s a2 t решение задачи в виде:

[ ] + 1 1 ' f (t ) = + q ( ) a2 q ( ) (t ) d, b b 1 2 0 + a exp a 2 (t )(1 + erf ( a (t ) )), (8) 2 2 2x erf ( x) = exp( z )dz Формула (7) после подстановки в нее решения (8) позволяет анализировать осо бенности изменения температуры в двухслойном композиционном материале.

Рассмотрим решение уравнения (7) для некоторых частных случаев.

1. Пусть q(t)= c = const. Тогда q'(t)=0, t 1 1 + a 2 exp( a 2 2 (t ))(1 + erf ( a 2 (t ) )) d. (9) f (t ) = a 2 2 + b 0 (t ) 1 b2 Так как a 2 10 7 м2/c, 10 1 м-1 и рассматривая времена удовлетворяющие, еxp(a2* 2 (t ) )1, erf ( a 2 (t ) a 2 (t ), t a 2 получим что 1 1 t f (t ) = a 2 2 C ( + a2 t 2 a2 t + ) 2.

b1 b2 3 Так как последнее выражение в (9) значительно меньше, чем первое имеем 11 t f (t ) = 2a 2 2 C ( (10) +), b1 b где С – постоянная.

Полученное решение означает, что интенсивность распределенного источника тепла растет со временем по закону, пропорциональному t, т.е нелинейно.

Так как при малых временах влияние теплопроводности в изменении мало, то приближенное решение системы имеет вид:

4 a 2 2 C ( + )t t e x.

T2 = (11) 3 b1 b Так как в (11) выражения находящиеся во внутренней квадратной скобке поло жительны, то знак функции f (t) определяется знаком выражения стоящего в первой квадратной скобке. Оно отрицательно, если q ' (t ) a 2 2 q(t ) 0.

Решая это неравенство, имеем q C exp(a 2 2 t ) (С=const).

среда нагревается за счет источников тепла.

Если q = C exp(a 2 2 t ), f(t)=0, т.е источники тепла во второй среде не создаются, а вся энергия затрачивается на электрический нагрев излучателя.

Если q C exp(a 2 2 t ), f(t)0, следовательно, среда охлажденная.

2. Пусть q(t)=at. Тогда q’(t)=a, 1 t f (t ) = a 2 + (1 a 2 ) + a 2 exp( a 2 2 (t ))(1 + erf ( a 2 (t ) )) d b b (t ) 1 2 0 Полученные решения позволяют анализировать распределение температуры в композиционном материале с учетом изменения режима работы источника тепла.

Литература:

1. Тихонов А. Н, Самарский А. А. Уравнения математической физики. М.:

Физматгиз, 1972. – 680 с.

СЦЕНАРИЙ ХОЛОДНОГО ЯДЕРНОГО СИНТЕЗА НА ОСНОВЕ НАУЧНЫХ ОТКРЫТИЙ В МИКРО- И НАНОТРИБОЛОГИИ.

СООБЩЕНИЕ Ивасышин Г.С.

Псковский государственный политехнический институт Потери от трения и износа в развитых государствах достигают 5... 6 % нацио нального дохода, а преодоление сопротивления трения поглощает во всем мире 20 … 25 % вырабатываемой в год энергии.

Представляет интерес мнение директора Института геохимии и аналитической химии РАН, академика РАН Э. Галимова, в частности, по вопросу использования гелия в реакции термоядерного с и н т е з а с целью получения экологически чистого топлива:

«… нефти и газа хватит на 50-70 лет. Солнечные батареи и ветряки могут, конечно, ис пользоваться, но пока они не в состоянии обеспечить промышленное энергопотребле ние. Фатальным недостатком атомной энергетики, основанной на делении урана, явля ется радиоактивное загрязнение. Управляемый термоядерный синтез с использованием дейтерия в этом отношении не намного лучше. А вот уникальной особенностью термо ядерного с и н т е з а, основанного на использовании г е л и я, является отсутствие з а г р я з н е н и я и радиационная б е з о п а с н о с т ь вообще».

Академик РАН Э. Галимов излагает свою точку зрения по практической реали зации идеи использования гелия в качестве энергоносителя: «… есть строгие расчеты.

Они показывают, что если бы инфраструктура уже сейчас была налажена, э к в и в а л е н т э н е р г и и, полученной на гелии, стоил бы гораздо дешевле н е ф т и …». И да лее «… подчеркиваю, это практичная и н ж е н е р н а я з а д а ч а, вполне решаемая. И браться за нее надо уже сегодня. Иначе нам не избежать энергетического и экологиче ского кризиса, который неизбежно настанет в самом ближайшем будущем…».

Повышение экономически и экологически целесообразной долговечности и на дежности машин, технологического оборудования и инструмента непосредственно свя зано с повышением износостойкости. Решение этой актуальной задачи возможно толь ко на базе глубоких, научно-обоснованных знаний, которые могут быть достигнуты по мере дальнейшего развития трибологии.

Создание нового класса микроэлектромеханических систем, микротехнологий, наноэлектроники, различных микроинструментов и приборов на основе научных от крытий (Диплом № 258 [1], Диплом № 277 [2], Диплом № 289 [3], Диплом № 302 [4]) в области микро- и нанотрибологии даст, на наш взгляд, новые конкурентоспособные результаты, связанные с применением, трибосопряжений с г е л и е в ы м и з н а ш и в а н и е м. Знание особенностей и закономерностей создания материалов для пар трения с г е л и е в ы м и з н а ш и в а н и е м позволяет направленно воздействовать на результаты фрикционного взаимодействия тел, создавать новые технологии в области водородной энергетики, криогенной и космической техники, бережно расходовать энергию и в меньшей мере воздействовать на окружающую среду, а также повышать надежность машин в работе.

Научное открытие (Диплом № 289)[3] «Закономерность аддитивности диффузи онного магнитного последействия в объемных частях и поверхностных слоях пар тре ния из ферромагнитных материалов и сплавов»:

«Установлена неизвестная ранее закономерность аддитивности диффузионного магнитного последействия в объемных частях и поверхностных слоях пар трения из ферромагнитных материалов и сплавов, заключающаяся в том, что в упругой и пласти ческой областях твердых тел в зоне их фрикционного контакта происходит суммирова ние (аддитивность) диффузионных магнитных последействий, сопровождающих упру гие и пластические последействия, определяющая поведение внедренных атомов угле рода и азота и обусловленная направленным перемещением дислокаций, несущих вне дренные атомы углерода и азота в зону фрикционного контакта из упругой и пластиче ской областей пары трения и влияющих на структуру и подвижность доменных сте нок».

Следовательно, сформулирован м е х а н и з м х о л о д н о г о я д е р н о г о с и н т е з а, возникающий в поверхностных слоях пар трения на основе реализации углерод но-азотного цикла, в результате которого в о д о р о д п р е в р а щ а е т с я в г е л и й.

Реакция экзотермическая, то есть она идёт со значительным выделением энер гии.

Литература:

1. Научное открытие (Диплом № 258) // Закономерность аддитивности упру гого последействия в объемных частях и поверхностных слоях пар трения / Г.С. Ива сышин. - М: РАЕН., МААНОиИ, 2004.

2. Научное открытие (Диплом № 277) // Закономерность аддитивности маг нитного последействия в объемных частях и поверхностных слоях пар трения из ферромагнитных материалов / Г.С. Ивасышин. - М.: РАЕН., МААНОиИ, 2005.

3. Научное открытие (Диплом № 289) // Закономерность аддитивности диффузионного магнитного последействия в объемных частях и поверхностных слоях пар трения из ферромагнитных материалов и сплавов / Г.С. Ивасышин. М.: РАЕН МААНОиИ, 2005.

4. Научное открытие (Диплом № 302) // Закономерность аддитивности водород ного магнитного последействия в объемных частях и поверхностных слоях пар трения из ферромагнитных материалов / Г.С. Ивасышин. - М.: РАЕН., МААНОиИ, 2006.

СЦЕНАРИЙ ХОЛОДНОГО ЯДЕРНОГО СИНТЕЗА НА ОСНОВЕ НАУЧНЫХ ОТКРЫТИЙ В МИКРО- И НАНОТРИБОЛОГИИ. СООБЩЕНИЕ Ивасышин Г.С.

Псковский государственный политехнический институт К.С. Лудема (Мичиганский университет, США) утверждал: «Основной целью изучения трения является поиск путей управления им [1]. Обычно стараются снизить потери на трение… Природа трения исследовалась в течение многих лет. Анализ литературы пока зывает, что большинство работ в этой области носит эмпирический характер и завер шается табулированием коэффициентов трения и декларированием сложности процес са фрикционного взаимодействия. В настоящее время существует большое количество таблиц коэффициентов трения, что может создать впечатление, будто трение вполне исследовано и не требует дальнейшего изучения. Но именно в этом и заключается ос новная проблема. В таких таблицах очень мало надежных данных, а наука не предлага ет новых подходов …».

В издательстве «Машиностроение» в 2007 г. вышла книга Ю.И. Головина «Введение в нанотехнику», в которой целый раздел посвящен нанотрибологии [2].

Рассматривая общие вопросы, относящиеся к нанотрибологии, Ю.И. Головин отмеча ет, в частности:

«Вполне естественно желание понять природу наноконтактных процессов, трения и износа на более фундаментальном уровне. Первый шаг в этом направлении — перейти к рассмотрению отдельных микро- или наноконтактов, а затем путем интег рирования (или усреднения) по поверхности - к макроразмерам. Такой подход требует нанометрового разрешения в эксперименте и стал доступен в последние годы в результате развития техники наноиндентирования и наноскрабирования».

Ю.И. Головин акцентирует внимание также на следующем: «Следующий шаг на пути создания физической теории трения и износа - переход к исследова ниям в атомарной шкале. Они также стали возможны в результате совершенствования сканирующих зондовых микроскопов, в частности, атомно-силовых, работающих в ре жиме латеральной моды (friction fоrse microscopy - FFM), в которых можно смодели ровать различные процессы в динамических наноконтактах.

После этого исследования трения и износа перешли на качественно иной уро вень, и возникла серия новых вопросов. В какой связи находятся характеристики макроскопического, наноскопического и атомарного трения между собой? Как объ яснить и спрогнозировать характеристики макротрения, исходя из фундаментальных знаний свойств взаимодействующих атомов и микротопологии поверхности? Наконец, как управлять внешним трением на основе этих знаний, т.е. создавать пары с боль шим трением и диссипацией энергии (например, для тормозящих узлов, фрикционов, муфт сцепления и т.д.) или, напротив, - с малым (для подшипников скольжения, направ ляющих и т.д.). При этом в последнем случае желательно найти условия, в которых трение упало бы до нуля и реализовалось «сверхскольжение», аналогичное сверхпрово димости или сверхтекучести.

Принципиальных препятствий для этого не существует, и в некотором смысле такие режимы уже найдены...».

Можно целенаправленно управлять растворением водорода в материалах, физи ко-механическими характеристиками конструкционных материалов, ответственных, в частности, за повышение надежности и эффективности технологического оборудова ния, используемого в водородной энергетике. В водородной энергетике это связано с хранением, транспортировкой и извлечением водорода. Обычно относительное увели чение объема при растворении одного атома водорода на атом металла имеет порядок 20%. Это обстоятельство может послужить причиной возникновения сложных техниче ских проблем при использовании металлов в водородной среде из-за возможности рез кого изменения объема конструкционных материалов.

Изменение объема конструкционных материалов ведет к разгерметизации сты ков, разрушению трубопроводов, а также к трансформации сопряжений в узлах и меха низмах технологического оборудования (компрессорных станций, приборного обору дования и т.д.).

Использование водорода в качестве топлива в автомобильном двигателе, а также развитие водородной энергетики актуализирует создание материалов на основе научно го открытия (Диплом № 289) для пар трения с г е л и е в ы м и з н а ш и в а н и е м в три босистемах с возможностью подавления водородного изнашивания на основе реализа ции углеродно-азотного цикла (эффекта) в зоне трения, в результате которого в о д о род превращается в гелий.

Литература:

1. Лудема К.С. Трение твердых тел // Трибология: Исследования и прило жения: опыт США и стран СНГ: Под ред. В.А. Белого, К.С. Лудема, Н.К. Мышкина. – М.: Машиностроение Нью-Йорк: Аллертон пресс, 1993. – С. 19 29.

2. Головин Ю.И. Введение в нанотехнику. – М.: Машиностроение, 2007. – 496 с.

СЦЕНАРИЙ ХОЛОДНОГО ЯДЕРНОГО СИНТЕЗА НА ОСНОВЕ НАУЧНЫХ ОТКРЫТИЙ В МИКРО- И НАНОТРИБОЛОГИИ.

СООБЩЕНИЕ Ивасышин Г.С.

Псковский государственный политехнический институт Использование пар трения с г е л и е в ы м и з н а ш и в а н и е м даст возможность управлять трением за счет с в е р х т е к у ч е с т и г е л и я в микротрибосистемах [1,2].

Изучение сверхпроводимости в металлах и сверхтекучести жидкого гелия при вело к пониманию физических закономерностей, которые наблюдаются и в астро физике, при исследовании вопроса о нейтральных звездах, и в микромире, при изу чении свойств атомных ядер, при исследовании поведения сложных молекул.

Атом гелия имеет чуть меньшую массу, чем четыре атома водорода, которые пошли бы на его образование. Этот дефект массы и выделяется в недрах Солнца в виде энергии. Во внутренних областях Солнца и особенно в более горячих по сравнению с Солнцем звездах синтез гелия, вероятно, происходит в ходе углеродно-азотного цикла (цикла Бете-Вейцзеккера).

Необходимо отметить, что атомы внедрения углерода С и азота N (углеродно азотный цикл) ответственны, как бы парадоксально это не звучало, за синтез гелия в зо не трения (Диплом № 289).

Изучением физических процессов, происходящих в звездах, занимались многие ученые, среди которых особо следует отметить Ханса Альбрехта Бете, который объяс нил природу внутризвездной энергии. Исследуя взаимодействие между протонами и нейтронами, он установил, как при их объединении может образоваться ядро тяжелого водорода (дейтерия).

Углеродно-азотный цикл термоядерного синтеза был открыт Хансом Бете в 1939 г. В 1967 г. почти три десятилетия спустя после своих открытий, Ханс Бете стал лауреатом Нобелевской премии. Определенный вклад в это открытие внесли также дру гие исследователи, прежде всего Карл Фридрих фон Вейцзеккер.

Внутри Солнца вещество сильно сжато давлением вышележащих слоев и раз в десять плотнее свинца. Зато наружные слои Солнца в сотни раз разреженнее воздуха у поверхности Земли. Давление газа в недрах Солнца в сотни миллиардов раз больше, чем воздуха у поверхности Земли. При таком огромном давлении температура веще ства превышает 10000000 К и оно находится в газообразном состоянии. По своим свойствам этот газ сильно отличается от обычных газов, например воздуха: почти все атомы полностью теряют свои электроны и превращаются в «голые» атомные яд ра. Свободные электроны, оторвавшиеся от атомов, становятся составной частью га за. Такой газ называется плазмой. Частицы плазмы, нагретой до 10000000 К движутся с огромными скоростями – в сотни и тысячи километров в секунду. Из-за чрезмерного давления частицы сильно сближаются и отдельные ядра атомов иногда даже проникают друг в друга, при этом происходят ядерные реакции, являющиеся источником неиссякаемой энергии Солнца.

В результате одной из таких реакций водород превращается в гелий, при чем на промежуточных этапах образуются ядра тяжелого водорода – дейтерия (D), а также изотопа гелия, отличающегося от обычного тем, что его масса не в четыре, а в три раза превышает массу атома водорода. Когда ядра одного элемента (например, водорода), соединяясь, образуют ядра другого (например, гелия), возникают особые гамма-лучи, обладающие огромной энергией.

Всякие лучи испускаются атомами в виде отдельных порций - квантов.

Принципиальная возможность инициирования холодного ядерного синтеза (научное от крытие – Диплом № 289) на отдельных участках тонкого поверхностного слоя металла вследст вие развивающихся на них при трении значительных напряжений и деформаций, а также высо ких контактных температур открывает новые подходы при разработке технологий, основанных на использовании гелия в реакции термоядерного синтеза.

Литература:

1. Ивасышин Г.С. Научные открытия в микро- и нанотрибологии // Трение и смазка в машинах и механизмах, 2008. – № 4. – С. 24-27.

2. Ивасышин Г.С. Создание инновационных технологий на основе научных от крытий в микро- и нанотрибологии // Альманах «Деловая слава России». Изд-во «Сла вица», 2008, № 4. – С. 112-115.

ПОКАЗАТЕЛЬ АДИАБАТЫ ДЛЯ НЕРАВНОВЕСНОГО ТЕЧЕНИЯ С ТРЕНИЕМ Куколев М.И., Петриченко М.Р.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Традиционное введение энтропии как меры необратимости связано с теорией циклов и известными экстремальными оценками приведенных теплот, неравенствами Дюгема и Гюи. Но, выделение теплоты за счет трения с эквивалентно работе сил тре ния. Применение формул для потерь давления (типа формулы Дарси) вместо внутрен него выделения теплоты позволяет связать энтропию и потери давления.

Неравновесный адиабатный процесс равносилен политропному процессу с пока зателем политропы mk для расширения (падения давления) и km для сжатия (увели чения давления). Действительно, из выражения для первого начала в форме Лагранжа:

k p dp p d = R ds i, k m - ds m-k dln = d := i, d := d, ds i - изменение энтропии, следует, что m (k - 1)(m - 1) R обусловленное диссипацией энергии. Но, по определению, dlnp/dln:=m, d0, и знак разности m-k совпадает со знаком dln, что и требовалось доказать. Получается, что неравновесная адиабата расширения проходит «положе» изоэнтропы и, наоборот, изо энтропа сжатия проходит «положе» адиабаты сжатия.

Пример 1. Истечение из сопла, коэффициент скорости. По определению:

j j :=, j := c, js индекс s отмечает гомоэнтропийное течение. В силу известных формул Сен Венана:

2k k 1, js = p0 k k k 1 2k k 1 js.

j = j p0 k k k 1 j Но, рассматривая неравновесное адиабатное течение с показателем m, можно, используя первое начало для адиабатного потока написать:

2k m 1 m.

j= p0 m k 1 Значит, m k m 1 m j = j (k, m;

) =.

km k 1 k m - 1- m Частные случаи. 1). j (k, k;

) = 1;

2). j (, m;

) =.

m 1 Точно также вводится коэффициент скорости c:

m c m c := = 1, k cs 1 k m 1 k 1 m k просто связанный с коэффициентом потерь в сопле, := 1 =.

c2 m 1 m При фиксированных параметрах в котле, p0, 0, зная перепад давления на сопле и из мерив коэффициент скорости, j или c, легко определяем показатель m необратимой адиабаты и, тем самым, изменение энтропии в потоке реального (вязкого) газа. Для из мерения коэффициента скорости j сравниваются тяга реального сопла (на динамомет ре) и тяга идеального сопла (по Сен-Венану). Получается, что изменение энтропии можно померить на пружинных весах.

Пример 2. Потери давления при адиабатном движении реального (вязкого) газа в трубе постоянного сечения.

Записывается уравнение первого начала для адиабатного движения частицы с трением:

dp = gdh f, dh k p dp c 2 dx d = d x, d x :=, k -1 2 D c = j = 0 c 0 = const и политропные плюс условие неразрывности течения тождества. Индексом ноль отмечено начальное состояние. Показатель m необратимой адиабаты и коэффициент гидравлического трения считаются известными константа ми. Тогда уравнение первого начала можно так записать:


c 1 m - p0 k p0 m d d = 0 m d x, m 0 k - 1 0 0c 1 k m -1 1) d = E 0 d x, E 0 = (, m k -1 m 2p m + k-m = E 0 d x, d m (k - 1)(m + 1) m + k-m 1 m = E 0 x, (k - 1)(m + 1) причем начальное условие в сечении x=0 имеет вид: (0)-1=0. При дозвуковом течении mk и тогда:

m (k - 1)(m + 1) m(k - 1) m +1. E 0 x =1 E 0 x, = 1 k-m k-m k-m x, E 0 (k - 1)(m + 1) т.е. для небольших длин получается линейный закон изменения давления по длине трубы. Далее, если k= (несжимаемое текучее тело), то:

.

1 = mE 0 x.

Это (приближенное) равенство превращается в формулу Дарси, если m=1, т.е.

течение изотермическое.

В традиционной теории течения для потерь давления по длине имеем:

k 2E k + 1 1 k 0 ln = E 0 x.

k +1 k Значит, приравнивая потери давления, вычисленные по традиционной теории адиабатического течения и по предлагаемой схеме, получим:

k 2E k +1 m + 1 k-m 1 k 0 ln = 1 m (k - 1)(m + 1) k +1 k k = 1 - ', ' 1. Тогда: m = Пусть.

k - k-2 E k k 2E Но, mk, если течение дозвуковое. Тогда необходимо: и k 1 p v0 k. Значит, если k 2, то начальная скорость не превосходит предель k - 1 ной скорости течения. Поэтому предлагаемые оценки потерь давления по длине трубы вполне применимы для течения невырожденных газов.

ДИНАМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС В ЛИНИИ В ИНТЕРВАЛЕ МЕЖДУ МОМЕНТАМИ К.З. ЛИНИИ И ПРОБОЯ РАЗРЯДНИКА КТОУ Дуань Лиюн Санкт-Петербургский государственный политехнический университет КТОУ – есть квазирезонансное токоограничивающее устройство (рис. 1, а) [2,3].

В отличие от [1] в КТОУ LР 1 / C. Цель доклада – определение состояния после к.з.

в линии к моменту пробоя искрового промежутка ИП t 0, наступающему при достиже нии на конденсаторе напряжения срабатывания сраб uC = 0U m, (1) где 0 коэффициент срабатывания ( 0 = 0.1 ), величина U m = 2U ф. Текущее вре мя на этом интервале обозначается через t. Процессы в данном интервале до пробоя ИП описываются системой дифференциальных уравнений состояния 2-го порядка (рис. 1, б) R с d i (t ) i (t ) Lс Lс + Lс u (t ) = (2) uC (t ) uC (t ) dt C с начальными условиями i (0) и uC (0), зависящими от режима работы линии до к.з.

Рис. 1. Однолинейная схема линии: а – линия с КТОУ, включенным за выключателем (В);

б – схема замещения в интервале от момента к.з. линии до пробоя ИП разрядника Аналитическое решение системы (2) в учебниках приводится при нулевых на чальных условиях. С учетом ненулевых начальных условий решение может быть пред ставлено в виде t ( A1 sin 01t + A2 cos 01t ) + I m sin (t + i );

i (t ) = e (3) t t L L uC (t ) = A1 Rс + с A1 + Lс A2 e sin t + A2 Rс + с A2 Lс A1 e cos t 01 01 01 ( ) ( ) I m Rс sin t + i I m Lс cos t + i + u (t );

(4) Rс = 01 2 ;

= (практически 01 ) = 01 = ;

;

;

Lс C 2Lс X L XC Um i = u arctg с Im = ;

Rс Rс + ( X Lс X C ) Rс R i (0) uC (0) с I m sin i I m Lс cos i + U m sin u 2 A1 = ;

Lс A2 = i (0) I m sin i. (5) Решение системы (2) с учетом ненулевых начальных условий методом числен ного интегрирования подтвердило правильность аналитических соотношений (3,4,5).

Момент пробоя разрядника t 0 определяется из соотношения (4) по условию (1).

Преимущество определения t0 по формуле (4) (вместо применения уравнения состоя ния (2)) заключается в том, что момент пробоя разрядника t0 определяется автоматиче ски путем перебора в программе значения t0 с шагом 10 5 с, при котором uC достигает сраб значения uC. В то время как при использовании (2) это время определяется визуаль но по кривой uC (t 0 ).

Рис. 2. Времена срабатывания ( t 0 ) (кривые 1 и 2 ) и значения тока к.з. ( i 0 ) в C, где C = X C / X Lс момент t0 (кривые 1 и 2 ) в зависимости от C = X С / X Lс = 01 / представлена на рис. Зависимость t 0 от величины кривыми 1 и 2. Кривая 2 представлена в диапазоне 0.2 01 / 1.4, т.к. в рассмот сраб ренном случае ( Rн / Lс = 20 ) при 01 / 1.4 оказывается, что uC (0) uC и ИП раз рядника будет периодически пробиваться в нормальном режиме работы линии, что не допустимо (надо выбрать в этом случае 01 / 1.4 или повысить значение 0 ).

кз Для сравнения на рис. 2 представлена также кривая i0 / I m из [1], которая, как видно, ошибочно отображает значение тока к.з. в момент пробоя в диапазоне примерно 0.8 01 1.1. Ошибка состоит в том, что в этом диапазоне пользоваться прибли женными соотношениями, приведенными на стр. 16 [1], недопустимо.

C интервал ( t0 ) от момента Из рис. 2. очевидно, что в целом с увеличением к.з. до пробоя ИП сокращается, при этом уменьшается и ток к.з. к моменту пробоя ИП.

В целом время t0 весьма мало и практически не влияет на общее время отключения ли нии в результате к.з. Работа выполнена под руководством профессора М.А. Шакирова.

Литература:

1. Александров Г.Н., Смоловик С.В. Переходные процессы в сетях с резонанс ным токоограничивающим устройством. – Электричество, 2002, № 1.

2. Шакиров М.А., Дуань Лиюн Квазирезонансное токоограничивающее устрой ство. – XVI Международная научно-методическая конференция «Высокие интеллекту альные технологии образования и науки», февр. 2009 г. (см. статью в данном сборни ке).

3. Александров Г.Н., Дуань Лиюн, Цзин Хайин Влияние параметров резонансно го токоограничивающего устройства на условия ограничения токов короткого замыка ния в электрических сетях. – Научно-технические ведомости СПбГПУ, СПб.,2008, № 2.

ДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ ПОСЛЕ СРАБАТЫВАНИЯ РАЗРЯДНИКА КТОУ В РЕЗУЛЬТАТЕ К.З. В ЛИНИИ Дуань Лиюн Санкт-Петербургский государственный политехнический университет В отличие от ТОУ резонансного типа рис. 1, а, б, где LР = 1 / C, КТОУ – есть квазирезонансное токоограничивающее устройство, где LР 1 / C [2–4]. Цель докла да – получение аналитических соотношений для расчета корней характеристического уравнения схемы замещения 3-го порядка (рис. 1, б) и динамических процессов в ин тервале от момента пробоя искрового промежутка (ИП) до отключения линии выклю чателем (В). В отличие от [3] текущее время обозначается через t.

Рис. 1. Однолинейная схема линии: а – линия с КТОУ, включенным за выключа телем (В);

б – схема замещения линии после пробоя искрового пробоя (ИП) разрядника После пробоя ИП разрядника процессы в линии описываются системой диффе ренциальных уравнений состояния 3-го порядка (рис. 1, б) Rс Lс Lс i (t ) i (t ) Lс d 1 1 (1) uC (t ) = uC (t ) + u (t ) dt C C iР (t ) iР (t ) 1 r LР LР с начальными условиями i (0) = i (t 0 ) ;

uC (0) = uC (t 0 ) ;

iР (0 ) = 0, (2) где i (t0 ), uC (t0 ) – значения тока в линии и напряжение на конденсаторе в момент про боя ИП разрядника, найденные в [3]. Эту систему нетрудно свести к дифференциаль ному уравнению относительно тока линии i :

2 di (t ) 02 d 3i (t ) 1 1 d 2 i (t ) 2 + + 01 i (t ) = + + + 01 + + dt Р с Р dt с Р dt 3 с 1 d 2 u (t ) 1 du (t ) + 02 u (t ), (3) = + Lс dt LР dt L Lс ;

Р = Р. Учитывая, что Rс и r весьма малы, положим вначале Rс 0 и где с = r Rс r 0, при этом с и Р. Тогда характеристическое уравнение для (3) при мет вид ( ) 3 + 01 + 02 0, 2 (4) Корни (4) равны:

1 0;

2,3 ± j 01 + 02 = ± j C + Р = ± j, 2 (5) 1 где = 01 + 02 ;

2 01 = 02 = ;

.

Lс C LР C В действительности вещественные части корней 1 и 2,3 не равным нулю, т.к.

Rс 0 и r 0. Для оценки этих частей корней представим 2,3 = 2 ± j 01 + 02 = 2 ± j 01 + 02 = 2 ± j, 2 2 2 1 = 1 ;

(6) и подставим, например, 2 в характеристический полином для (3) 2 2 ( 2 + j)3 + 1 1 ( 2 + j)2 + 01 + + 02 ( 2 + j) + 02 + 01 = 0.

+ (7) Р с Р с Р с Раскроем это уравнение, пренебрегая величинами 32, 2, а также величиной по с Р ( ) 2 сравнению с 01 + 02. Выделив действительную часть, получаем уравнение относи тельно 2 :

1 2 ( ) + 02 + 01 = 0, 2 3 2 + 01 + 2 + L L L с LР с Р откуда определяется 2. Аналогично находим 1. В результате корни характеристиче ского уравнения в общем случае можно записать следующим образом:

Р C C Р + + с Р с Р 1 1 = ;

2,3 ± j C + Р = ± j C + Р, 2( C + Р ) C + Р 1 где 1 = C + Р ;

+ Р 2 =2 C, (8) Р C C Р 1 + + с Р с Р и решение для тока в линии можно представить в виде t t sin (t + ) + I mОГР sin[(t + t 0 ) + i ].

1 КЗ i (t ) = A1e + A2 e (9) Величина uC (t ) определяется путем подстановки (9) и его производной в 1-е уравнение состояния (1), а iР (t ) – подстановки (9) и производной uC (t ) во 2-е уравнение (1). По стоянные интегрирования A1, A2 и находим числено из начальных условий (2) пу тем составления линейных уравнений 3-го порядка.

Аналитические выражения (8) весьма точно отражают картину распределения корней характеристического уравнения для (3) и практически совпадают с результата ми их определения как по формуле Кардано, так и в результате расчета через собствен ные числа матрицы уравнений состояния (1). Важность аналитических решений вызва на необходимостью определения характера переходных процессов после срабатывания ИП. Оказалось, что эти процессы носят колебательный характер, а не апериодический, как предполагалось в [1]. Работа выполнена под руководством профессора М.А. Шакирова.

Литература:

1. Александров Г.Н., Смоловик С.В. Переходные процессы в сетях с резонанс ным токоограничивающим устройством. – Электричество, 2002, № 1.

2. Шакиров М.А., Дуань Лиюн Квазирезонансное токоограничивающее устрой ство. – XVI Международная научно-методическая конференция «Высокие интеллекту альные технологии образования и науки», февр.2009 г. (см.статью в данном сборнике).

3. Дуань Лиюн Динамический процесс в линии с КТОУ в интервале между мо ментами к.з. линии и пробоя разрядника. – XVI Международная научно-методическая конференция «Высокие интеллектуальные технологии образования и науки», февр.2009 г. (см.статью в данном сборнике).


ОЦЕНКА ГАБАРИТОВ КОНДЕНСАТОРА ДЛЯ ТОКООГРАНИЧИТЕЛЯ КВАЗИРЕЗОНАНСНОГО ТИПА Шакиров М.А., Дуань Лиюн Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Устройство токоограничителя квазирезонансного типа (КТОУ) и его схема за мещения представлены в [1]. Цель работы – оценка габаритов конденсатора для КТОУ на основе известных удельных значений параметров конденсаторов и батарей, приво димых в [2, стр.103].

Удельными параметрами конденсаторов при несинусоидальном напряжении яв ляются значения энергии, приходящиеся на единицу объема, массы или стоимости конденсатора:

CU 2 CU 2 CU WV = Wm = Wц = ;

;

, 2Ц 2V 2m где V, m и Ц – соответственно его объем, масса и стоимость, U – напряжение на кон денсаторе. Тогда объем конденсатора можно вычислить по формуле:

CU наиб V=, 2WV где U наиб – наибольший импульс напряжения на конденсаторе при срабатывании КТОУ в результате к.з. линии. Согласно [3, стр.21] у импульсных конденсаторов при ресурсе порядка 510 4 импульсов удельная энергия составляет 100 300 Дж/дм3, т.е.

10 5 3 10 5 Дж/м3. Для варианта КТОУ, рассматриваемого в [1], с параметрами:

1 / C 1 / C Rс r C = =1;

Р = = 2;

u = 0 ;

= 0.05 ;

= 0.05 ;

Lс LР Lс LР наиб Lс = 3.56 Ом ;

U ф = 80кВ ;

u C = 0.76, имеем:

C = 8.95 10 4 Ф.

наиб U нaиб = u C U m = 0.76 2U ф = 85.9 кВ, Объем конденсатора получается равным:

8.95 10 4 85900 = 11 33 м 3, V= 5 2 [10 3 10 ] и приближенные габариты можно оценить как:

a = b = c = 3 V = 3 11 33 = 2.22 3.21 м, что приемлемо с точки зрения конструкции КТОУ. Полученные габариты является ориентировочными. Они обратно пропорциональны величине WV. Их уменьшение возможно за счет увеличением WV с учетом кратковременности работы КТОУ.

Литература:

1. Шакиров М.А., Дуань Лиюн Квазирезонансное токоограничивающее устрой ство. – XVI Международная научно-методическая конференция «Высокие интеллекту альные технологии образования и науки», февр.2009 г. (см.статью в данном сборнике).

2. Справочник по электрическим конденсаторам: Общие сведения, выбор и при менение / В.П. Берзан, Б.Ю. Геликман, М.Н. Гураевский и др.;

Академия наук Молдав ской ССР. Отдел энергетической кибернетики;

Под общ.ред. В.В. Ермуратского. – Ки шинев: Штиница, 1982. – 310 с.

3. Кучинский Г.С. Силовые электрические конденсаторы. – М.: Энергоатомиз дат, 1992. – 319с.

ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СИЛ МЕТОДОМ КОНФОРМНЫХ ОТОБРАЖЕНИЙ Шакиров М.А., Чесноков Г.А.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Теорема о расчете электромагнитной силы, действующей на линейный ток i (Шакиров М.А. // Журн. техн. Физики. 1994. Т.64, №7) выведена при условии, что сис тема токов нейтральна, т.е. сумма всех n линейных токов, ограниченных идеальным электромагнитным экраном в Dz-области i0+i1+i2+…+in=0. Если z0 – точка расположе ния тока в Dz-области, 0(z0) – ее отображение в D-области, то согласно теореме:

(1) или (2) Теорема (1), (2) внедрена в Практикум по ТОЭ, ч.3, СПб: 1995, для студентов третьего курса и непосредственно используется при выполнении расчетного задания № 20 с открытыми границами магнитного экрана и заданием положения лишь одного тока i0.

Цель доклада – иллюстрация корректного подхода к выполнению задания 20 на примере варианта 10 (см. Практикум, ч.3, стр. 20, 93), представленного на рис. 1. На этом рисунке представлена также функция (z), отражающая Dz-область на D полуплоскость и обратное отображение z (). Линейный ток i0 протекает в точке z0=(0,25+j0,75)·h.

Рис. 1.

Рис. 2. Рис. 1. Особенность этого примера состоит в том, что, по сути, при заданном (z) предлагается расположение обратного тока в точке М, отображающейся в бесконечную точку (рис. 2), что в итоге и определило картину поля (с ветвлением в точке zK=0,64+j1). Сила, действующая на ток в точке z0 (рис. 1) определяется на основе следующих вычислений:

2. Если положение обратного провода задано (например в бесконечной точке F), то либо следует в D строить поле с учетом обратного провода в точке, либо, что проще, построить новое отображение new, в котором точка F окажется в бесконеч ности. Функцию new(z) легко получить из предыдущего отображения (рис. 3):

Новая картина поля с обратным проводом в бесконечной точке F представлена на рис. 4.

Точке ветвления этого поля соответствует точка. Силу счита ем по формулам (1), (2):

Рис. 4.

Вывод. При расчете сил, действующих на ток с заданным отображением (z) открытой Dz-области на D-полуплоскость, при выполнении задания № 20 из Практи кума по ТОЭ ч. 3 следует уточнять положение обратного тока.

КВАЗИРЕЗОНАНСНОЕ ТОКООГРАНИЧИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Шакиров М.А., Дуань Лиюн Санкт-Петербургский государственный политехнический университет В [1] рассматривается токоограничивающее устройство (ТОУ) резонансного ти па (рис. 1, а), принцип действия которого основан на равенстве LР = 1 / C в режиме к.з. (рис. 1, б).

Рис. 1. Однолинейная схема линии передачи: а – линия с КТОУ, включенным за выключателем (B);

б – схема замещения после пробоя искрового промежутка (ИП) разрядника В данной работе это устройство именуется квазирезонансным токоограничи вающим устройством (КТОУ) т.к. предполагается, что LР 1 / C в режиме к.з. Цель доклада – развитие идей [1] и установление характера динамических процессов после к.з. в линии при наличии КТОУ по схеме замещения (рис. 1, б).

На рис. 2, а представлены графики тока к.з. в линии без КТОУ ( i кз (t ) ) и с КТОУ ( i огр (t ) ), а также напряжения на КТОУ ( u C (t ) ) для случая кз кз 1 / C 1 / C Rс r C = =1;

Р = = 2;

u = 0 ;

= 0.05 ;

= 0.05.

Lс LР Lс LР a) б) Рис. 2. Токи к.з. в линии: а – без КТОУ ( i кз (t ) ) и при наличии КТОУ ( i огр (t ) ), а кз кз также напряжения на КТОУ ( u C (t ) );

б – то же для ТОУ резонансного типа Для сравнения на рис. 2, б представлены те же кривые для ТОУ резонансного типа. Как видно, при использовании ТОУ резонансного типа (рис. 2, б), всплеск напря наиб наиб u C = uC / U m, превышает всплеск напряжения на КТОУ жения на ТОУ, равный (рис. 2, а) почти в 2 раза, тогда как коэффициент ограничения тока, равный без огр огр k iогр = iнаиб / iнаиб в обоих случаях практически одинаков. Коэффициент ограничения тока к.з. в линии и всплеск напряжения на конденсаторе при различных значениях C и Р приведены в таблице. Первая строка таблицы для Р = 1 соответствует линии с ТОУ.

Таблица C 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1, Р k iогр = 0.84 k iогр = 0.73 k iогр = 0.64 k iогр = 0.58 k iогр = 0.52 k iогр = 0. наиб наиб наиб наиб наиб наиб u C = 1.36 u C = 1.53 u C = 1.58 u C = 1.58 u C = 1.58 u C = 1. k iогр = 0.84 k iогр = 0.74 k iогр = 0.65 k iогр = 0.58 k iогр = 0.53 k iогр = 0. 1, наиб наиб наиб наиб наиб наиб u C = 0.77 u C = 1.06 u C = 1.19 u C = 1.26 u C = 1.27 u C = 1. k iогр = 0.84 k iогр = 0.74 k iогр = 0.66 k iогр = 0.60 k iогр = 0.54 k iогр = 0. 1, наиб наиб наиб наиб наиб наиб u C = 0.53 u C = 0.80 u C = 0.95 u C = 1.02 u C = 1.11 u C = 1. C 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1, Р k iогр = 0.85 k iогр = 0.75 k iогр = 0.67 k iогр = 0.60 k iогр = 0.55 k iогр = 0. 1, наиб наиб наиб наиб наиб наиб u C = 0.41 u C = 0.63 u C = 0.77 u C = 0.89 u C = 0.97 u C = 1. k iогр = 0.85 k iогр = 0.76 k iогр = 0.68 k iогр = 0.61 k iогр = 0.56 k iогр = 0. 1, наиб наиб наиб наиб наиб наиб u C = 0.33 u C = 0.52 u C = 0.67 u C = 0.79 u C = 0.86 u C = 0. k iогр = 0.86 k iогр = 0.77 k iогр = 0.69 k iогр = 0.63 k iогр = 0.57 k iогр = 0. наиб наиб наиб наиб наиб наиб u C = 0.29 u C = 0.46 u C = 0.59 u C = 0.69 u C = 0.76 u C = 0. k iогр = 0.86 k iогр = 0.78 k iогр = 0.70 k iогр = 0.64 k iогр = 0.58 k iогр = 0. 2, наиб наиб наиб наиб наиб наиб u C = 0.26 u C = 0.40 u C = 0.53 u C = 0.61 u C = 0.67 u C = 0. k iогр = 0.87 k iогр = 0.79 k iогр = 0.71 k iогр = 0.65 k iогр = 0.60 k iогр = 0. 2, наиб наиб наиб наиб наиб наиб u C = 0.23 u C = 0.36 u C = 0.46 u C = 0.54 u C = 0.60 u C = 0. k iогр = 0.87 k iогр = 0.80 k iогр = 0.73 k iогр = 0.67 k iогр = 0.61 k iогр = 0. 2, наиб наиб наиб наиб наиб наиб u C = 0.21 u C = 0.32 u C = 0.41 u C = 0.49 u C = 0.54 u C = 0. k iогр = 0.88 k iогр = 0.81 k iогр = 0.74 k iогр = 0.69 k iогр = 0.64 k iогр = 0. 2, наиб наиб наиб наиб наиб наиб u C = 0.19 u C = 0.28 u C = 0.37 u C = 0.43 u C = 0.50 u C = 0. k iогр = 0.88 k iогр = 0.82 k iогр = 0.76 k iогр = 0.71 k iогр = 0.66 k iогр = 0. 3, наиб наиб наиб наиб наиб наиб u C = 0.18 u C = 0.26 u C = 0.33 u C = 0.41 u C = 0.48 u C = 0. Из таблицы следует, что представленный на рис. 2, а вариант близок к опти мальному по ограничению тока к.з. и всплеску напряжения на конденсаторе.

Литература:

1. Александров Г.Н., Смоловик С.В. Переходные процессы в сетях с резонанс ным токоограничивающим устройством. – Электричество, 2002, № 1.

ФЕРРОРЕЗОНАНСНОЕ ТОКООГРАНИЧИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Шакиров М.А., Дуань Лиюн Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Цель настоящего доклада – рассмотрение феррорезонансного токоограничи вающего устройства (ФТОУ). Идея состоит в том, чтобы использовать свойства насы щения ферромагнитного материла в качестве “переключателя”, регулирующего индук тивность реактора (рис. 1). На рис. 2,а изображена кусочно-линейная аппроксимация кривой намагничивания стали, а на рис. 2,б показаны характер имения = B H этой стали и кривая сопротивления реактора X Р = LР в зависимости от напряжения реак тора U Р, демонстрирующая его свойство резко изменять сопротивление в зависимости от напряжения U Р.

Рис. 1. Однолинейная схема линии передачи с ФТОУ В нормальном режиме работы линии напряжение на ФТОУ составляет 5% от фазного напряжения линии U ф, и сердечник реактора не насыщен, при этом сопротив ление реактора X Р = LР велико. При к.з. линии напряжение на ФТОУ возрастает в 1020 раз, что приводит к резкому насыщению стали и падению индуктивного сопро нас X Р X Р. Например, при настройке реактора в резонанс тивления реактора нас нас ( Р = X C / X Р = 1 ) имеем X Р = 3.56 Ом X Р = 670 Ом. При выборе Р = 2 получа ем X Р = 1.78 Ом. Процесс ограничения тока в линии i огр (t ) при Р = 1 в сравнении с нас кз током i кз (t ) без ФТОУ иллюстрируется на рис. 3. При этом оказывается, что всплеск кз ф напряжения на конденсаторе uC достигает весьма значительной величины 1.5 U m.

а) б) Рис. 2. К иллюстрации свойства “регулирования” сопротивления реактора X Р (U Р ) На рис. 4 показан переходный процесс при Р = 2, при котором происходит кз ф снижение всплеска uC до 0.75 U m, что вдвое меньше по сравнению со случаем Р = 1.

кз Рис. 3. Напряжение u C (t ) и токи к.з. в линии без ФТОУ ( i кз (t ) ) и при наличии ФТОУ ( Р = 1 ) кз Рис. 4. Напряжение u C (t ) и токи к.з. в линии без ФТОУ ( i кз (t ) ) и при наличии ФТОУ ( Р = 2 ) П р и м е ч а н и е. Резистор гашения R Г (рис. 1) включается одновременно с по дачей сигнала на выключатель В с целью гашения энергии контура LР C.

Выводы. Предложенное ФТОУ выгоднее КТОУ [1] и ТОУ [2], т.к. реактор не содержит вторичной обмотки и не требует разрядника. Хотя на рис. 3-4 рассматривает ся частный случай, когда начальная фаза напряжения на входе сети u = 0, аналогич ные кривые имеют место и при других значениях u.

Литература:

1. Шакиров М.А., Дуань Лиюн Квазирезонансное токоограничивающее устрой ство. – XVI Международная научно-методическая конференция «Высокие интеллекту альные технологии образования и науки», февр.2009 г. (см. статью в данном сборнике).

2. Александров Г.Н., Смоловик С.В. Переходные процессы в сетях с резонанс ным токоограничивающим устройством. – Электричество, 2002, № 1.

О ФОРМАЛЬНОМ ОПРЕДЕЛЕНИИ ПОНЯТИЯ «СИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОЛИТ»

Авраменко А.Г., Иванова Н.И.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет В химической учебной литературе сильным электролитом часто называют элек тролит со степенью диссоциации, превышающей 30%. Но почему 30%, а не, например, 50%, 90% или 99%?

Из выражения для константы K(ApBq) гомогенного равновесия ApBq = pAm+ + qBn--, (1) описывающего диссоциацию электролита ApBq в растворе, p (Am+) q (Bn--) / К(ApBq) = (ApBq) с учетом стехиометрии (1) и определения степени диссоциации ApBq (ApBq) = (ApBq)дисс / (ApBq), (Am+) = p (ApBq)дисс = p (ApBq) (ApBq), (Bn--) = q (ApBq) (ApBq), (ApBq) = (ApBq) - (ApBq)дисс = [1- (ApBq)] (ApBq) можно получить выражение K (ApBq) = ppqq p+q (ApBq)] p+q-1 /[1- (ApBq)], (ApBq) [ (2) являющееся по существу законом (уравнением) В. Оствальда в самой общей форме, неразрешенным относительно (ApBq) (здесь и выше и - начальные и равновесные значения активностей соответственно).

Для практически важного случая диссоциации кислот и оснований по I ступени и электролитов AB p = q = 1 и (2) преобразуется в квадратное уравнение, разрешимое в радикалах относительно (ApBq):

(ApBq) + K(ApBq) (ApBq) – K(ApBq) = 0 (при (ApBq) = 1). (3) Результаты решения (3) при различных значениях K(ApBq) (с учетом (ApBq) 0) таковы:

10-3 10-2 10-1 102 K(ApBq) 1 0,031 0,095 0,270 0,618 0,916 0,990 0, (ApBq) 30% K(ApBq) 10-1, при 3% Видно, что при (ApBq) (ApBq) 30% 10-3 10-1, при 10-3. Эти-то три группы K(ApBq) (ApBq) 3% K(ApBq) электролитов в соответствии с их константами диссоциации и относятся к сильным, средним и слабым электролитам соответственно. Очевидно также, что принципи альной и качественной границы между сильными и слабыми электролитами не сущест вует. Эта граница приблизительна, условна и в значительной степени имеет традици онный характер (желание отнести к сильным электролитам только вещества с (ApBq) 1 приведет к резкому сужению класса таких веществ: из кислот, например, могут остаться лишь HI и HClO4, что вряд ли оправдано).

КРИТЕРИАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ КОНКУРЕНТНОЙ (СТАБИЛЬНОЙ И МЕТАСТАБИЛЬНОЙ) КРИСТАЛЛИЗАЦИИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ СПЛАВОВ Голод В.М.

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет Современное материаловедение интенсивно разрабатывает научные основы и инновационные технологии изготовления материалов и изделий, являющихся компози тами на основе метастабильных фаз, чем достигается получение требуемого набора их эксплуатационных характеристик. Задача управления соотношением долей стабильной и метастабильной фаз при кристаллизации традиционно решается экспериментальным путем. При теоретическом анализе ее решение предполагает различные подходы и, со ответственно, результаты, которые базируются на противопоставлении преобладающе го влияния факторов зарождения или роста фаз различной (мета) стабильности [1-2].

Использование численного моделирования совместного (конкурентного) формирова ния стабильных и метастабильных фаз (структурных составляющих) в многокомпо нентных сплавах [3] требует учета раздельного и совместного влияния значительного числа факторов, отражающих сопряженное протекание процессов различного про странственного (макро-, мезо- и микро-) уровня, в сочетании с их адекватным инфор мационным обеспечением, разработки инструментария (программных средств) с высо кой разрешающей способностью и затраты значительных вычислительных ресурсов для отыскания требуемых условий получения заданной структуры путем варьирования начальных и граничных условий реализации процесса.

Для обобщенного факторного анализа условий конкурентной кристаллизации многокомпонентных сплавов использован критериальный анализ зависимости искомо го соотношения М=М/(С+М) долей метастабильной (индекс М) М и cтабильной (индекс С) С фаз, получаемого в результате воздействия многих влияющих факторов, от величины определяющих критериев (1, 2,.., n), формирование которых позволи ло произвести эффективную свертку обширной совокупности параметров и выявить основные критериальные зависимости М = f(i), определяющие характер получаемой композитной структуры.

Решение задачи компьютерного моделирования и анализа кристаллизации сплавов связано с синтезом термодинамических моделей, описывающих характеристики и условия фазовых состояний сплава, а также теплофизических и кинетических моделей, роль кото рых состоит в инициации фазовых превращений и их протекания в условиях теплообмена рассматриваемой системы с внешней средой [3].

Критериальный анализ теплообмена в макромасштабе R системы описывает груп па термических критериев T: Fo=ам/R2;

KL=L/cмкр;

Kпер=ctпер/L;

Kинт=ctинт/L;

Kb=bф/bм, определяющих кинетику теплоотдачи от металла (индекс м) к форме (индекс ф), распределение температур в отливке и продолжительность З ее затвердевания [4];

здесь а, b, c – температуропроводность, тепловая активность, теплоемкость;

L – теплота кри сталлизации;

R – приведенная толщина отливки;

кр=(tкр–tн) – относительная температура кристаллизации;

tкр, tн – критическая температура и начальная температура формы;

tпер – перегрев металла при заливке;

tинт – температурный интервал кристаллизации.

Процесс формирования структуры описывает группа кристаллизационных крите риев К: N=(N)1/3R;

n=(nR2/a)1/3R;

V=VR/2a, определяющих количество N, скорости зарождения n и роста V при гетерогенном и гомогенном образовании центров кристалли c зации в зависимости от безразмерного переохлаждения расплава T = T [5];

здесь – L коэффициент формы зародыша. При универсальном характере условий зарождения цен тров кристаллизации морфологические особенности дендритной и/или эвтектической кри сталлизации [3] диктуют различный характер влияния на скорость роста V диффузионных и термодинамических факторов, выражаемых через соответствующие критерии. Форми рование, рост, ветвление и коалесценцию дендрита описывают комбинированные крите P c рии [3, 6 - 7]: D= 1 (1 k ) Iv( T ) ;

p = pC0(1–k) ;

S = V/2DS, определяющие ин L PrD тенсивность накопления вблизи вершины и диффузионного переноса компонентов в рас плаве и твердой фазе, радиус кривизны вершины, ширину междуосных промежутков и скорость роста V в зависимости от состава сплава C0, наклона линии ликвидуса p, коэффи циента распределения компонентов между фазами k, коэффициентов диффузии в жидкой DL и твердой DS фазе, а также величины диффузионного критерия Прандтля PrD =DL/a и термического критерия Пекле PT =V/2a.

При формировании эвтектических агрегатов [8] их рост и двухфазную (+) мор фологию определяют факторы, связанные с различием геометрии соответствующих уча стков диаграммы состояния (p, p, k, k, С, C), смачиванием конкурентных фаз распла вом эвтектического состава (Г, Г,, ) и cоотношением плотности (, ) и объемных c долей (, ) фаз, влияние которых отражают соответствующие критерии: (T)e=Te ;

L c (p)e=pCe(1–k) ;

(V)e=Vee/2a и симплексы k=k/k;

=/;

=sin/sin;

L =/;

здесь, – коэффициент Гиббса-Томсона и угол смачивания.

Аналогичный комплекс критериев и симплексов описывает выделение конкурент ной метастабильной фазы (эвтектики), порождая группу комбинированных (относитель ных) критериев (симплексов), соотносящих характеристики стабильной и метастабильной фаз (Се =(Сe)С/(Сe)М;

KL;

кр;

KL;

KL).

В качестве объекта для численного анализа рассмотрено формирование отбела при кристаллизации чугунов различного состава по содержанию основных компонен тов (углерода, кремния, хрома) в результате конкурентного выделения стабильной А-Г (аустенито-графитной) и метастабильной А-Ц (аустенито-цементитной) эвтектики [8-9] в сопоставлении с экспериментальными данными, представленными в виде структур ных диаграмм [9-10]. Моделирование процесса кристаллизации [3] позволяет получить количественную оценку величины критериев различного рода и ранжировать вклад факторов разной природы (термодинамических, физико-химических, теплофизических, кинетических).



Pages:     | 1 |   ...   | 9 | 10 || 12 | 13 |   ...   | 15 |
 





 
© 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.