Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu
Статьи журнала - Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии
Все статьи: 1480
Статья научная
В условиях интеграции вычислительных ресурсов в физические процессы можно говорить о киберфизических системах электроснабжения (КФСЭ). В КФСЭ, как правило, используются установки распределенной генерации (РГ). В связи с изменениями нагрузок и топологии сети необходимо проводить оптимизацию настроек регуляторов РГ для всех режимов работы. Ввиду значительной трудоемкости таких процедур более эффективный подход может быть реализован на основе регуляторов с прогнозирующим звеном. В работе представлено описание киберфизической модели установки РГ и приводится описание самонастраивающегося прогностического регулятора скорости вращения ротора синхронного генератора. Моделирование выполнено в пакете Simulink системы MatLab. Исследовалась эффективность предлагаемого регулятора в нормальных и аварийных режимах. Результаты проведенных экспериментов показали его преимущества и эффективность в сравнении с типовым: провал скорости ротора снижался в среднем на 34 %, перерегулирование уменьшалось на 32 %; при подключении мощной нагрузки перерегулирование напряжения уменьшалось на 21 %; при отключении нагрузки провал напряжения снижался на 13 %; в режиме кратковременного короткого замыкания провал скорости вращения ротора генератора уменьшался в 1,3 раза и в 2,6 раза снижалось перерегулирование этой величины.
Бесплатно
Статья научная
Для выявления особенностей разупорядочения кристаллической структуры в геологических условиях проведено сравнительное рентгеноспектральное, рентгеноструктурное и мессбауэровское исследование природных образцов арсенопирита FeAsS. Для исследования отобрано три практически однофазных поликристаллических образца из руд месторождений «Благодатное» и «Олимпиада» (Красноярский край) с химическим составом близким к стехиометрическому (I), с избытком серы (II) и мышьяка (III). Расшифровка мессбауэровских спектров обнаружила наличие в веществе трех форм Fe(2+). Первая ассоциирована с октаэдрическим окружением железа типа [As 3 S 3 ], вторая [S 6 ] и третья [As 6 ] формы условно связаны с минералами FeS 2 и FeAs 2 . Согласно данным ЯГР в образце (I) атомы железа на 95 % находятся в основной форме. Другие формы присутствуют в примерно равных долях. В образцах (II) и (III) обнаружено 73 и 56 % железа в основной форме, в качестве побочных форм преобладают FeS 2 или FeAs 2 соответственно. Уточнение кристаллической структуры по рентгеновским поликристаллическим данным проведено в Пр.гр. P2 1 /c. Атомы железа размещаются в единственной катионной позиции структуры арсенопирита. Структурные изменения происходят в анионной подрешетке путем разупорядочения основного координационного окружения железа [FeAs 3 S 3 ] до состояния, описываемого как [Fe(As 3-х S x )(S 3-y As y )]. Установлено, что взаимное замещение анионов сопровождается небольшим сдвигом атомной позиции из-за разницы межатомных состояний Fe-S и Fe-As. Разупорядоченное состояние допускает преобладание одного из анионов. В результате в реальном кристалле образуется набор состояний атома железа, различающихся по составу координационной сферы и по пространственной конфигурации заместителей в ней. Разупорядочение координационного окружения количественно соответствует данным ЯГР-спектроскопии.
Бесплатно
Исследование связи согласующей цепи с входными резонаторами каналов в микрополосковом диплексере
Статья научная
В данной статье приведены результаты исследования коэффициентов связи согласующей цепи с входными резонаторами каналов в микрополосковом диплексере. Каналы диплексера представляют собой двухзвенные фильтры, а согласующая цепь - регулярный нерезонансный отрезок микрополосковой линии, помещенной между входными резонаторами каналов. Общий порт подключен к наружному концу отрезка, а его второй конец разомкнут. Исследования проводили теоретически с помощью компьютерной программы, разработанной на основе математических выражений, полученных применением одномерных моделей и квазистатического приближения. Результаты исследования показывают, что величина связи достаточно велика и использование согласующей цепи в виде нерезонансного отрезка микрополосковой линии позволяет проектировать диплексеры с широкими полосами пропускания каналов.
Бесплатно
Исследование синтеза новых интерметаллических сплавов на подложке из белого высокохромистого чугуна
Статья научная
На горно-обогатительных предприятиях широко применяют шламовые насосы, рабочие детали которых работают в жёстких условиях износа. Основным материалом таких деталей служат белые чугуны. Детали из этого материала не подлежат восстановлению наплавкой, и предприятия вынуждены заменять их целиком. Изучен элементный состав и структура деталей проточной части шламового насоса WARMAN из белого высокохромистого чугуна марки ULTRACHROME®A05. Данные чугуны относятся к категории не свариваемых материалов. Данная проблема решена новым инновационным подходом - путём создания материалов со свойствами, специфичными для конкретного места MSP (materials with site-specific properties). Для её реализации путём наплавки мест износа предложено использовать технологию WAAM на базе способа TIG с двумя присадочными проволоками. Структурно технология построена следующим образом: подогрев детали, наплавка первого слоя из стали Х23Ю5Т и второго слоя из алюминиевого сплава 4043. Показано, что при такой технологии не образуются трещины на поверхности детали, а после кристаллизации второго слоя сформировался преимущественно слой интерметаллидов Fe3Al. Твёрдость слоя на 24 % выше, чем исходная твёрдость детали.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены особенности управления (регулирования) тепловыми режимами в энергоэффективной теплице с трансформируемым корпусом для индивидуального пользования. На основе анализа существующих систем тепло-влажностной обработки воздуха гелиотеплицы и создания оптимальной влажности нами разработан алгоритм управления тепловыми режимами работы энергоэффективной теплицы с трансформируемым корпусом с многокомпонентной структурой гелиотеплицы для индивидуального пользования. Показана система управления тепловыми режимами в энергоэффективной теплице с трансформируемым корпусом в виде однокомпонентной структуры, которая может быть использована при комбинации с электрическим или твердотопливным котлом. Проведенные исследования показывают, что для рационального и экономного пользования ресурсами искусственного обогрева в гелиотеплице с трансформируемым (регулируемым) корпусом рекомендуется применение интеллектуальной системы с автоматизированным управлением.
Бесплатно
Исследование скорости оттайки грунтоледовых тел в воде
Статья научная
В статье рассматривается возможность применения хладагента в разработке россыпных месторождений континентального шельфа в зимний период и связанные с этим изучения свойств ледовой оболочки грунтоледовых тел в процессе оттайки.
Бесплатно
Исследование смачивания пылевидных частиц фракций угля растворами ПАВ
Статья научная
Представлены результаты экспериментальных исследований и теоретическое обоснование по смачиванию растворами поверхностно-активных веществ частиц углей фракций малых размеров. На основе физической модели экспериментального опыта по смачиванию частиц угля показано, что в результате измельчений угля от крупных кусков до пылеобразного состояния существенно изменяются структурные и поверхностные свойства угля, что приводит к существенному изменению механических, физико-химических свойств углей.
Бесплатно
Исследование способности высокопрочной стали к пластической деформации при изгибе на угол 90°
Статья научная
Производство судов, автомобилей, техники связано с изготовлением значительного количества деталей различных сложных форм, произведенных методом гибки листового металла. Однако не все стали в одинаковой мере склонны к пластическому изгибу. Процесс гибки высокопрочных сталей требует применения больших радиусов пуансона по сравнению с радиусами, применяемыми при гибке обычных углеродистых сталей, так как возможно появление разрыва наружных волокон материала. Целью данной статьи является определение минимального отношения R/h для высокопрочной стали твердостью 400 HBW при изгибе на угол 90° методом свободной гибки. Для этого проведены исследования по оценке способности высокопрочной листовой стали твердостью 400 HBW к пластической деформации при изгибе на угол 90º при помощи математического моделирования в программном комплексе Deform-3D. Первоначально для получения данных о пластических свойствах исследуемой высокопрочной стали были проведены испытания на растяжения в соответствии с ГОСТ 1497-84. В качестве критерия разрушения при этом был принят нормализованный критерий Кокрафта-Латама. По полученным экспериментальным данным в программном комплексе Deform-3D был задан новый материал и на основании полученной зависимости проведено конечно-элементное моделирование процесса растяжения с целью определения критерия разрушения (К) для исследуемой высокопрочной стали. Результаты расчетов, полученные с использованием созданной кинематической модели, подтверждены путем проведения реальных испытаний исследуемой высокопрочной стали на изгиб.
Бесплатно
Исследование статической устойчивости сложных электрических систем
Статья научная
В статье показана эффективность совместного применения уравнений узловых напряжений (УУН) и функции Ляпунова в квадратичной форме для анализа малых колебаний электрической системы, в литературе получившего название метода Аллаева. Совместное решение уравнений узловых напряжений и матричного уравнения Ляпунова позволяет определить условия устойчивости электрической системы и выявить генератор, который первым приближается к пределу устойчивости. Исследования малых колебаний сложных электрических систем могут быть выполнены в полном объеме на основе матричных методов, успешно разработанных в последние десятилетия. Этому способствует устранение ограничений памяти и резкое увеличение скорости вычисления современных компьютеров.
Бесплатно
Статья научная
Слоистый композит медь-молибден обладает высокой твердостью и высокой химической стойкостью, получен сваркой взрывом. Использование такой технологии получения композита связано с малой взаимной растворимостью меди и молибдена. При сварке взрывом образование соединения происходит благодаря кратковременному расплавлению и очень быстрому затвердеванию на контактной поверхности. Сварка взрывом уменьшает активационный барьер химической реакции и позволяет получать интерметаллиды из двух невзаимодействующих компонентов со скоростью, близкой к скорости переключения химической связи. Формируются продукты механохимических реакций в зоне контакта разнородных металлов. Продукты механохимических реакций обнаружены методами рентгеновской дифракции и микроанализа. Высокие скорости физико-химических превращений инициируются нелинейными волнами локализованной пластической деформации. Волны пластической деформации выявлены после травления шлифа поперечного среза многослойного образца и исследования микроструктуры. Сделана оценка потока энергии на образец во время сварки взрывом, а также проведен анализ особенностей структуры зон соединения меди и молибдена. Определена фрактальная размерность границы соединения меди и молибдена. Построена кластерная модель структуры среднего порядка (мезоструктуры) зон соединения меди и молибдена.
Бесплатно
Исследование тепловой работы установки непрерывного литья и прессования алюминия в переходном режиме
Статья научная
Рассмотрены особенности технологического процесса непрерывного литья и прессования цветных металлов. Приведены результаты экспериментального исследования тепловой работы опытно-промышленной установки карусельного типа при непрерывном литье и прессовании технического алюминия. Определен характер и время переходного процесса при холодном пуске установки до достижения стационарных условий ее работы. На базе программного продукта Ansys CFX разработана трёхмерная компьютерная модель теплообмена в опытно-промышленной установке. В результате математического моделирования определён необходимый угол поворота кристаллизатора, обеспечивающий при выходе установки на стационарный тепловой режим требуемую по технологии номинальную температуру затвердевания расплава алюминия.
Бесплатно
Исследование технико-экономических показателей автономных энергокомплексов
Статья научная
В работе исследованы технико-экономические показатели автономных энергокомплексов с номинальной мощностью 5 кВт, предназначенных для индивидуальных потребителей. Проведены расчеты наиболее распространенных видов энергокомплексов: автономная фотоэлектрическая станция+дизельная электростанция, автономная фотоэлектрическая станция+газовый котел, автономная фотоэлектрическая станция+электрический котел, автономная фотоэлектрическая станция+котел на твердом топливе, предназначенных для индивидуальных потребителей. Расчеты технико-экономических показателей автономных энергокомплексов, предназначенных для индивидуальных потребителей, показывают, что вполне приемлемы для их эксплуатации и создания гибридных автономных энергокомплексов. Таким образом, индивидуальным потребителям, проживающим в отдалении от линии электропередач, рекомендуется в зависимости от обеспеченности топливно-энергетическими ресурсами, использовать гибридные автономные энергокомплексы.
Бесплатно
Исследование технологических параметров при веерном подвигании фронта горных работ
Статья научная
В данной статье приведены результаты технологических решений и их параметров, обеспечивающие повышение эффективности разработки полезных ископаемых на пологопадающих месторождениях при веерном подвигании фронта горных работ.
Бесплатно
Исследование тороидального резонатора ускорительного СВЧ-ионного двигателя
Статья научная
В работе представлены результаты исследования тороидального резонатора, прототипа ускорительного СВЧ-ионного двигателя, в части определения величины ускоряющего напряжения в ёмкостном зазоре тороидального резонатора. Для решения данной задачи были применены экспериментальные методы теплового и частотного анализа. Показано, что при энергопотреблении СВЧ-автогенератора 3 Вт в режиме работы прототипа без разряда мощность СВЧ-потерь в полости тороидального резонатора составила 1.271 Вт по частотному методу и 0.97 Вт по калориметрическому методу. Величина ускоряющего напряжения в зазоре, рассчитанная по мощности СВЧ-потерь, найденная тепловым методом, составила 436.8 В. Частотный метод показал, что мощности гармоник основной частоты в полости тороидального резонатора пренебрежимо малы по сравнению с основной частотой. При совместной работе резонаторов гармоники основной частоты служат индикаторами их резонансных областей.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе приведены данные триботехнических исследований полимерных композитов на основе политетрафторэтилена и углеродных наполнителей марки УВИС-АК-П в зависимости от содержания наполнителей и технологии их получения. Рассмотрены два вида технологии получения полимерных композитов, основанные на использовании совместной механоактивации компонентов композита и технологии вальцевания порошковой композиции. Триботехнические испытания композитов проведены в режиме сухого трения и в среде жидких смазок при различных режимах трибонагружения.
Бесплатно
Статья научная
Получены зависимости износостойкости сверхвысокомолекулярного полиэтилена и композитов на его основе с углеродными волокнами от контактного давления, позволяющие определить их нагрузочную способность в режиме сухого и граничного трения в среде различных смазочных масел при скорости скольжения стального контртела 0,5 м/с. Установлено, что ресурс СВМПЭ и композитов на его основе в процессе сухого трения при повышении контактного давления определяется в основном не изнашиванием рабочей поверхности, а пластической деформацией поверхностных слоев композитов вследствие повышения температуры в зоне фрикционного контакта. Установлено, что использование трансмиссионного масла в качестве смазочной среды при трении ПКМ способствует формированию более прочного граничного слоя, предохраняющего материал от изнашивания.
Бесплатно
Исследование управляемого сверхвысокочастотного жидкокристаллического фазовращателя
Статья научная
Теоретически и экспериментально исследована конструкция микрополоскового электрически управляемого жидкокристаллического фазовращателя на основе структуры фотонного кристалла. Получено аналитическое выражение, связывающее основные параметры устройства: величину управляемого сдвига фазы, относительную ширину полосы пропускания, анизотропию диэлектрической проницаемости используемого жидкого кристалла и количество резонаторов. Показано хорошее согласие рассчитанных характеристик с результатами численного анализа конструкции в квазистатическом приближении. Приведены данные экспериментального исследования девятирезонаторного фазовращателя на нерегулярной микрополосковой структуре, в которой активный слой нематического жидкого кристалла расположен между экраном и подложкой из кварца. Показана перспективность использования разработанного устройства в сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн.
Бесплатно
Исследование условий захвата совмещенного процесса литья и непрерывного прессования методом Conform
Статья научная
В статье представлен анализ условий захвата деформируемого металла инструментом для совмещенного процесса литья и непрерывного прессования методом conform в зависимости от конструктивных и технологических параметров.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье рассматриваются вопросы однофазного автоматического повторного включения (ОАПВ) в линии 500 кВ с параллельными полуфазами. Разрабатывается алгоритм для расчета вторичных токов дуги и восстанавливающихся напряжений. Выясняются особенности осуществления ОАПВ при авариях на полуфазах и рабочих фазах.
Бесплатно
Исследование условий охлаждения на структуру и свойства отливок из стали 4Х5МФС
Статья научная
Рассмотрены результаты исследования температурных полей процесса кристаллизации отливок из легированной стали, полученных электрошлаковым кокильным литьем. Показаны микроструктуры образцов отливок, полученных при различных условиях охлаждения, и представлены их механические свойства.
Бесплатно
