Научный архив: статьи

Представлены расчетная схема и пространственная математическая модель подвески 4-х опорного автомобиля с адаптивными гидроамортизаторами, реализующими цикловое регулирование сопротивления с рабочей диаграммой в виде плавной «бабочки». Приведены результаты расчетов в виде среднеквадратических вертикальных ускорений подрессоренной массы в третьоктавных полосах частот при движении автомобиля по гладкому и выбитому булыжнику с разными скоростями. Из анализа результатов расчета следует, что при движении по разным типам дорог предлагаемый адаптивный амортизатор позволяет существенно уменьшать среднеквадратические ускорения кузова.

Распространенные в настоящее время свинцово-кальциевые аккумуляторные батареи требуют особого режима заряда по сложному алгоритму. Для зарядки такого типа аккумуляторных батарей было разработано интеллектуальное зарядное устройство на основе микроконтроллера фирмы MicroChip, позволяющее автоматизировать процесс зарядки и минимизировать влияние человеческого фактора для обеспечения долговременной работы аккумуляторных батарей кальциевого типа в любых условиях эксплуатации.

В статье приведены результаты экспериментальных исследований по определению шероховатости поверхности оптических деталей бесконтактным оптическим методом. Для экспресс-диагностики шероховатости использованы измерения максимального коэффициента отражения низкоинтенсивного лазерного излучения от таких поверхностей при заданном угле падения. Получена практически линейная зависимость такого коэффициента от величины шероховатости поверхности в диапазоне 0,05-2,5 мкм.

В статье рассматриваются вопросы оптимального размещения предпускового подогревателя с тепловым аккумулятором на основе материалов с фазовым переходом (ТАФП) в системе охлаждения дизельного двигателя. Целью работы является анализ различных схем подключения подогревателя для повышения эффективности прогрева двигателя в условиях низких температур. Применение ТАФП позволяет значительно улучшить теплообмен, уменьшить время прогрева и минимизировать износ компонентов двигателя. В отличие от традиционных подогревателей, ТАФП системы не зависят от внешнего источника энергии и обеспечивают автономную работу, что делает их идеальными для эксплуатации в удаленных местах. В ходе исследования использовалось моделирование в среде SolidWorks Flow Simulation для анализа теплотехнических характеристик при различных схемах подключения подогревателя. Подключение теплового аккумулятора по схеме A-C и C-B обеспечивают наибольшую эффективность прогрева, достигая температуры до 78 °C, что способствует более равномерному прогреву всех цилиндров двигателя и снижению расхода топлива. Приведены сравнительные расчеты расхода топлива двигателем при предпусковом подогреве, без него и с тепловым аккумулятором. Исследование показало, что использование системы топливного автономного подогрева позволяет сократить расход топлива при предпусковом прогреве за счет уменьшения времени его продолжительности. Внедрение данных систем может значительно увеличить надежность и экономическую эффективность дизельных двигателей, особенно в условиях северных климатических зон. При использовании теплового аккумулятора в системе охлаждения двигателя (схема A-C) и температуре окружающей среды -20 °C расход топлива в режиме прогрева дизеля снижается на 0,22 кг/мин.

В статье представлено решение актуальной для агропромышленного комплекса (АПК) проблемы обеспечения качества электроэнергии, вырабатываемой дизель-генераторными установками (ДГУ), при работе в условиях динамически изменяющихся нагрузок, характерных для современных сельскохозяйственных предприятий. Нестабильность электроснабжения критична для работы животноводческих комплексов (доильных установок, систем вентиляции), зерноочистительных и сушильных линий, а также другого технологического оборудования. В качестве основного метода повышения стабильности предложено использование малоинерционного электронного регулятора позиционного типа, осуществляющего коррекцию топливоподачи по комбинированному сигналу, учитывающему как изменение частоты вращения коленчатого вала, так и величину приложенной электрической нагрузки. В рамках проведенного исследования была создана комплексная математическая модель, описывающая динамические процессы в дизельном двигателе. Разработка модели базируется на принципах структурно-функционального анализа и положениях теории автоматического регулирования. Ключевой возможностью предложенной модели является установление и математическое описание взаимосвязей между изменением режимов функционирования силового агрегата и уровнем неравномерности крутящего момента, создаваемого нагрузкой на валу генератора. Для апробации теоретических положений проведены сравнительные экспериментальные исследования на базе двигателя Д144 с использованием штатного механического и разработанного электронного регуляторов. Результаты натурных испытаний подтвердили высокую эффективность апробируемого технического решения. В условиях нагрузки, составляющей 80% от номинала, было зафиксировано снижение перерегулирования частоты вращения до 70 мин 1 при длительности переходного процесса менее 2 с. Наряду с этим отмечен значительный рост энергоэффективности, напрямую влияющий на себестоимость сельскохозяйственной продукции: мощность возросла на 13,5%, а эффективный удельный расход топлива снизился на 23,8% Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что динамические качества модернизированной ДГУ с разработанной системой управления не только полностью соответствуют строгим требованиям стандартов для систем первого класса точности, но и отвечают специфическим потребностям сельского хозяйства в надежном, экономичном и качественном автономном энергоснабжении, что способствует повышению технологической дисциплины и рентабельности агропромышленного производства.

Статья посвящена разработке и исследованию многогенераторной сверхвысокочастотной (СВЧ) установки непрерывного действия, предназначенной для термической обработки и обеззараживания слизистых субпродуктов жвачных животных, которые далее могут быть использованы как непосредственно для кормления животных и рыб, так и для приготовления комбикормов. Основное внимание уделено формированию управляемой псевдобегущей волны в коаксиальном резонаторе со встроенной спиральной замедляющей системой, позволяющей существенно повысить равномерность распределения электромагнитного поля по рабочему объёму, что непосредственно сказывается на воздействие поля на весь обрабатываемый продукт. Разработан многогенераторный коаксиальный резонатор, а также математическая модель, включающая модовое описание, параметры фазового замедления, тепловой баланс и кинетику микробиологического обеззараживания при комбинированном СВЧ-УФ-озонном воздействии. Многокритериальная оптимизация показала возможность снижения коэффициента стоячей волны, повышения энергоэффективности установки и уменьшения перегревов в сырье. Экспериментальные испытания подтвердили эффективность предложенной конструкции. При мощности 1,5 кВт плотность потока электромагнитной энергии в рабочей зоне не превышала гигиенических нормативов, обеспечивая безопасность эксплуатации. Температура обрабатываемого сырья достигала 100-105 °С за 8-10 минут, степень вытопки жировой фракции достигала 82%, а общее микробное число снижалось до 4,5-7,2*103 КОЕ/г при полном отсутствии бактерий группы кишечной палочки. Сравнение с традиционной паровой обработкой показало сокращение энергетических затрат на 27% и снижение ОМЧ более чем в 2 раза. Полученные результаты подтверждают перспективность многогенераторных СВЧ-технологий для переработки биологического сырья.

Работа посвящена деятельности одного из структурных подразделений ИЗМИРАН связанного с созданием современных магнитоизмерительных приборов предназначенных для проведения научных исследований в различных условиях и средах. Рассмотрен более чем десятилетний период деятельности сотрудников, показаны созданные уникальные приборы разных типов и конструкций, а также показаны некоторые возможности исследований с их использованием. Приводятся публикации по созданным приборам и их применению.

Целью исследования является решение задачи, направленной на оценку характеристик рассеяния электромагнитных волн на полых структурах, размеры которых относятся к резонансной области.

Метод. Размеры полых структур, имеющих максимальные характеристики рассеяния, определялись на основе комбинации метода интегральных уравнений и метода оптимизации. Учтено рассеяние на краях апертуры полой структуры. Для определения характеристик течения предлагается использовать уравнение Матье. Приводятся основные этапы алгоритма расчета функций Матье, которые были использованы в ходе реализации компьютерной программы. Применяется равенство Парсеваля для интегрального преобразования.

Результат. Создана математическая модель и алгоритм численного анализа особенностей рассеяния плоских радиоволн на полых структурах, которые являются компонентами объектов сложной формы, антенно-фидерных линий и антенных устройств. Получены результаты тестовых расчётов. Предложена структура подсистемы анализа полых структур сложной формы.

Вывод. Получены априорные оценки решения краевой задачи в полосе эллиптических уравнений высшего порядка, вырождающихся к кубическому уравнению по одной из переменных. Показаны условия, при которых априорные оценки могут быть достигнуты, для этого, в том числе, введены дополнительные пространства. Соответствующая задача изучается в весовых пространствах типа С. Л. Соболева. Рассмотрены две теоремы, имеющие отношение к краевой задаче в полосе для одного класса вырождающихся эллиптических уравнений высокого порядка, проведен анализ возможностей получения априорной оценки. Весовые пространства дают априорную оценку решения краевой задачи в полосе для эллиптического уравнения высшего порядка, вырождающегося к кубическому уравнению на одной из границ полосы по одной из переменных.

Целью исследования является разработка рекомендаций по оптимизации систем охлаждения силовых трансформатров с целью повышения их эффективности и снижения потерь при трансформации электроэнергии.

Метод. В ходе исследования проводился термодинамический и сравнительный анализ существующих методов охлаждения электротрансформаторов с целью выявления преимуществ и недостатков систем охлаждения.

Результат. Представлены различные схемы охлаждения и системы утилизации теплоты трансформации. Обосновано, что существуют низкотемпературные системы, способные существенно повысить технические характеристики трансформатора, не прибегая к столь низким температурам. Учитывая особенность работы фреоновых холодильных машин, когда холодильный агент, например, R134а и смазочное масло взаимно растворяются друг в друге, образовывая «двухслойный пирог», и заполняют всю холодильную систему, можно представить трансформатор элементом холодильной машины (испарителем).

Вывод. Применение инновационных методов охлаждения может значительно повысить эффективность работы электрических трансформаторов при одновременном увеличении их КПД.

Резюме. Цель. Целью исследования является оценка наличия и формы интенсификаторов теплообмена в кристаллизаторе объемного типа конструкции «труба в трубе».

Метод. Исследование основано на методах термодинамического анализа, натурного и вычислительного моделирования процессов с использованием компьютерного моделирования.

Результат. Показано, что наиболее важным параметром теплообменных аппаратов, вне зависимости от протекающего в них процесса, является количество передаваемой теплоты в единицу времени, то есть тепловая мощность, которая прямо пропорциональна площади поверхности теплообмена. Представлены результаты оценки влияния наличия и формы интенсификаторов теплообмена на удельную массу кристаллизатора и мощность, требуемую для перекачки хладоносителя (применительно к ёмкостному типу конструкции с намораживанием льда на внутренней поверхности теплообменной трубы) на основании результатов компьютерного моделирования.

Вывод. Получены две формы интенсификаторов теплообмена, обеспечивающих минимальные значения представленных показателей энергомассовой эффективности кристаллизатора

Резюме. Цель. Целью исследования является численное низкорейнольдсовое моделирование теплоотдачи в трубе с выступами полукруглых поперечных профилей с критериями Рейнольдса, характерными для ламинарных, переходных и турбулентных течений теплоносителей.

Метод. Реализованные методом (ФКОМ-ом) в статье были сгенерированы как местные, так и интегральные, как стационарные, так и нестационарные характеристики потока и теплоотдачи в трубе с внутренними рёбрами при переходных и ламинарных поточных режимов теплоносителя, что позволило детерминировать для этих режимов уровни интенсификации теплообмена, которые удовлетворительно коррелируют с имеющимися опытными данными.

Результат. Моделирование теплообмена на воздухе в трубах с турбулизаторами на базе низкорейнольдсовой модели Ментера при высоких числах Рейнольдса вплоть до миллиона обусловливает перспективное моделирование теплообмена в трубах с турбулизаторами данным методом и при более высоких числах Рейнольдса.

Вывод. Модель адекватно описывает реализуемые явления интенсифицированной теплоотдачи для ламинарного, переходного и турбулентного режимов течений теплоносителя с широким диапазоном чисел Прандтля. Полученные закономерности могут использоваться при инженерном и научном расчете интенсифицированного ламинарного, переходного и турбулентного теплообмена при течении в каналах с выступами, используемых в перспективных теплообменниках, применяемых, в том числе, в авиационной и ракетнокосмической технике.

Цель. Цель исследования заключается в изучении многокритериального конфликта организационно-технических систем на примере ситуационного центра органов внутренних дел. Исследование направлено на анализ и оптимизацию взаимодействия компонентов системы для повышения эффективности ее функционирования.

Метод. Исследование основано на методах математического моделирования на основе теории конфликтов, построение мультиграфа G взаимодействий, расчета средневзвешенных оценок сбалансированности, программной реализации методики оценки.

Результат. Доказано, что в структуре исследуемой организационно-технической системы преобладают конфликтные взаимодействия между подсистемами. Выявлено, что элементы системы не способны эффективно координировать свои действия для достижения общих целей, что существенно снижает ее работоспособность. Предложены стратегии снижения конфликтности, включающие идентификацию критических показателей эффективности и проведение структурнопараметрической модификации системы. Вывод. Результаты исследования демонстрируют необходимость совершенствования механизмов взаимодействия между элементами системы. Разработанные методика и программное обеспечение могут быть использованы для дальнейших исследований в данной области.