Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu
Статьи журнала - Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии
Все статьи: 1537
Статья научная
Разработана математическая модель процессов тепломассообмена в камере сгорания дизель-генераторных установок с вентильно-индукторными генераторами. Математическая модель учитывает реальную геометрию камеры сгорания и условия работы дизельного двигателя. Проведено исследование основных характеристик дизель-генератора в широком диапазоне режимов его работы. При этом рассмотрены не только его энергетические характеристики, но и экологические параметры.
Бесплатно
Математическая модель преобразователя частоты с автономным инвертором напряжения
Статья научная
Аналитический анализ процессов, протекающих в системах электропривода с преобразователем частоты, которые характеризуются дискретными, нелинейными свой- ствами, практически невозможен. Это предопределяет необходимость использования для изучения свойств таких систем методов математического моделирования и математического эксперимента. Цель работы - построение модели преобразователя частоты с формализацией в виде математических соотношений взаимосвязей между переменными, характеризующими его функционирование, на основе анализа физических процессов в каждом его элементе. Математические модели каждого элемента необходимо представить структурными схемами, которые в дальнейшем объединяются в общую структурную схему преобразователя частоты в соответствии с методом структурного моделирования. Для решения поставленных задач использовались методы теории электроники и электротехники, индукционных устройств и понятия коммутационных функций. Программные реализации предлагаемых математических моделей и численные исследования воспроизводимых ими процессов выполнены в вычислительной среде MATLAB (пакет прикладных программ SIMULINK). Метод структурного моделирования позволил создать достаточно универсальный и гибкий вариант полной математической модели преобразователя частоты благодаря возможности достаточно простого включения в нее различных вариантов математических моделей элементов, входящих в конкретный реальный преобразователь частоты. При этом полученная модель сохраняет топологию реального преобразователя частоты и наблюдаемость всех его реальных физических переменных. Использование теории индукционных устройств и понятия коммутационных функций дало возможность на единой методологической основе создать физически и математически обоснованные математические модели всех основных элементов преобразователя частоты. Построенная модель позволяет прояснить взаимосвязи между физическими переменными отдельных элементов преобразователя частоты и их взаимное влияние.
Бесплатно
Математическая модель процедуры согласования позиций потребителя и изготовителя
Статья научная
Представлена математическая модель, позволяющая формализовать процедуру согласования требований потребителя продукции и возможностей изготовителя. На первой стадии согласования позиций сторон выбирают единое пространство параметров продукции, в котором происходит дальнейшая работа на основе функционально-целевого анализа продукции. Следующий этап заключается в сближении позиций сторон путём выбора оптимального (компромиссного для сторон) уровня параметров продукции. Данный подход позволяет формализовать процедуру согласования требований потребителя и производителя исходя из оценки позиций обеих сторон.
Бесплатно
Статья научная
С использованием положений теории автоматики и цифровой обработки изображений создана математическая модель процесса поражения летательного аппарата, оснащенного устройствами отстрела ложных тепловых целей, управляемой ракетой с матричной оптической головкой самонаведения. В модели учтены особенности алгоритма селекции цели в условиях помех, основанного на морфологическом анализе изображений, формируемых головкой самонаведения ракеты, и существенно повышающего помехозащищенность системы наведения. Определены параметры контура самонаведения ракеты, при которых обеспечиваются минимальные систематические ошибки моделирования атак высокоскоростных воздушных целей.
Бесплатно
Математическая модель процесса управления скоростью движения асфальтового вибрационного катка
Статья научная
Статья посвящена задаче идентификации динамической системы объёмного гидравлического привода ходовой части вибрационного катка. Рассмотрена математическая модель процесса управления скоростью движения асфальтового вибрационного катка с учетом динамики гидрообъёмной трансмиссии и момента сопротивления движению катка.
Бесплатно
Математическая модель состояния объектов молниезащиты с учетом рельефа местности
Статья научная
Рассмотрена математическая модель вероятности поражения объектов молниезащиты с учетом рельефа местности с целью ее применения к задачам молниезащиты объектов различного назначения
Бесплатно
Математические модели и решение задачи сейсмодинамики подземных трубопроводов
Статья научная
В статье на основе вариационного принципа Гамильтона - Остроградского выведена система уравнений, определяющая колебания линейного трубопровода, взаимодействующего с окружающей его грунтовой средой, при произвольном направлении сейсмического воздействия. Выполнена численная реализация задач при задании конкретного закона сейсмического движения грунта.
Бесплатно
Математический подход при установлении скорости распространения радиосигнала
Статья научная
При определении скорости волнового электромагнитного импульса источник с часами неподвижно устанавливают в координате x0 = 0 связанной с ним системы координат. В момент времени t0 он излучает волновой электромагнитный импульс. К источнику со скоростью v приближается приемник. Устройство с часами, синхронизированными с часами источника, установлено неподвижно относительно источника в координате x 2. Оно регистрирует прохождение приемника через эту координату в момент времени t 0. Устройство с часами, синхронизированными с часами источника, установлено неподвижно относительно источника в координате x 1. Оно регистрирует прохождение и приемника и импульса через эту координату в момент времени t 1. По данным неподвижных наблюдателей, скорость электромагнитных волн в вакууме складывается из табличной скорости электромагнитных волн и разности скоростей источника и приемника.
Бесплатно
Математическое моделирование МГД-стабильности алюминиевого электролизера
Статья научная
В работе описана математическая модель магнитной гидродинамики и теплообмена в алюминиевом электролизере. В модели учитывают три фазы: газ, электролит и металл, исследуют их взаимодействие. Проведено математическое моделирование динамики границы раздела сред алюминий-электролит в зависимости от распределения потенциала по аноду для электролизера Содерберга и многоанодного электролизера. Проведенное численное исследование позволило сделать вывод о том, что электролизер Содерберга менее МГД- стабилен, чем многоанодный электролизер с обожженными анодами.Выполнены расчеты МГД-стабильности при изменении формы рабочего пространства ванны для различных форм настыли и гарнисажа. Была рассчитана граница раздела сред электролит- металл и граница зоны обратного окисления, которая определяется пространственным распределением газовой фазы. Расчеты позволяют достаточно точно прогнозировать развитие МГД-нестабильности в ванне при различных условиях проведения технологического процесса, что минимизирует потери выхода металла по току.
Бесплатно
Статья научная
Целью данной статьи является установление взаимосвязи основных параметров навесного рабочего оборудования бульдозера с энергоемкостью копания грунта. Была разработана математическая модель энергоемкости копания грунта отвалом бульдозера, которую, в свою очередь, можно использовать для оценки эффективности рабочих органов землеройных машин.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены результаты математического моделирования тепловых и электрических полей в электролизерах РА-400 и РА-550 при различных по высоте «конусах» и месту расположения, образованных на подошве анодов. Показано хорошее согласование расчетных и экспериментальных данных. Определены критерии для наиболее раннего обнаружения «конусов».
Бесплатно
Статья научная
Разработано программное обеспечение математической модели поверхностного испарения, которое позволяет рассчитывать непрерывно весь процесс сушки как в жестких, так и мягких условиях. Для математической модели предложены универсальные граничные условия, в которых учитывается снижение действительной движущей силы внешнего массопереноса за счет уменьшения поверхностного влагосодержания. Выполнено тестирование программы на базе как проведенных экспериментальных исследований по влиянию переменной пористости капиллярно-пористых материалов и различных физических свойств испаряемых жидкостей, так и экспериментальных данных других авторов.
Бесплатно
Математическое моделирование и оптимизация систем тепловых труб
Статья научная
Изложены результаты оптимизации несущей конструкции блока бортовой радиоэлектронной аппаратуры со встроенной одиночной плоской тепловой трубой в несущую конструкцию со встроенной системой тепловых труб на примере решения модельной задачи с одним источником тепла. Сравнение проведено при равной температуре, занимаемом объеме и для определенной максимальной температуры электрорадиоизделий. Приведены результаты вычислительного моделирования, демонстрирующие сравнение характеристик одиночной плоской тепловой трубы с системой последовательно расположенных плоских тепловых труб. В конечном итоге проведенных исследований были выявлены предельные значения отводимой тепловой мощности одиночной тепловой трубы, двухуровневой и трехуровневой систем тепловых труб с разными теплоносителями. Подтверждена универсальность математической модели, дополненной методом оптимизации.
Бесплатно
Математическое моделирование индукционного МГД-насоса для транспортировки расплава алюминия
Статья научная
В данной статье проведен анализ электромагнитных и термогидродинамических процессов, протекающих в МГД-насосе с помощью численного метода математического моделирования на основе метода конечных элементов. Получены картины распределения электромагнитного поля в канале и магнитопроводе машины, векторные распределения сил с гидродинамическими течениями, а также тепловые картины магнитопровода и обмоток МГД-насоса.
Бесплатно
Математическое моделирование кавитационных процессов при кондиционировании промышленных сточных вод
Статья научная
В статье изложены результаты математического моделирования физико-химических процессов гидротермодинамической обработки промышленных стоков на базе эффектов суперкавитации. Для оптимизации параметров гидротермодинамической кавитации как основы безреагентной очистки промышленных стоков использована модель с параметрированием показателей возникающей при этом энергии, ее преобразования, а также изменения свойств жидкости и модифицирования примесей. Представлена модельная зависимость между параметрами (режимами) кавитации и эффективностью очистки промышленных стоков.
Бесплатно
Математическое моделирование процесса формообразования песчано-смоляных смесей
Статья научная
Эта статья рассматривает математические зависимости свойств литейной формы от различных параметров ее формообразования. Конкурентоспособность в производстве отливок зависит от долговечности, надежности производимых деталей, способности удовлетворить требования и ожидания потребителя продукции. Наиболее распространенный в настоящее время технологический процесс получения отливок в песчано-глинистые формы (ПГФ) не полностью отвечает современным требованиям, поскольку характеризуется различными видами брака: газовая пористость, пригар, усадочные раковины, засоры, горячие и холодные трещины и др. Большее качество отливок дает литье в песчаносмоляные формы (ПСФ), в которых сочетаются высокая газопроницаемость и прочность, они не сопротивляются усадке, не впитывают влагу застывающим сплавом и не склонны к осыпаемости. Однако одним из недостатков этого способа литья является относительно высокая стоимость связующего. Одним из направлений снижения расхода связующего служит использование одновременно с нагревом смеси для формообразования оболочки и статической нагрузки...
Бесплатно
Математическое моделирование течения сплошных сред в вихревой камере
Статья научная
Статья посвящена численному моделированию процессов течения распыленного водоугольного топлива (ВУТ) в вихревой камере сгорания. ВУТ, состоящее из тонких угольных частиц, воды и специальных добавок, рассматривается не только как перспективный энергоноситель, способный повысить экономичность и экологичность энергетических комплексов, но и как исходный продукт для газификации угля. Вихревой способ подачи топлива обеспечивает стабильное и полное сгорание, способствует снижению выбросов вредных веществ и повышает КПД топливосжигающих установок. Математическое моделирование вихревого потока, реализованное на основе уравнений Навье-Стокса и модели турбулентности k-ε, позволяет анализировать параметры течения, предсказывать поведение топлива при различных условиях и оптимизировать конструкцию камеры. Проведенное моделирование на базе COMSOL Multiphysics подтверждает эффективность предложенной модели для анализа газодинамической ситуации в вихревой камере с тангенциальной подачей газа и топлива.
Бесплатно
Статья научная
Разработана и реализована математическая модель электрических и тепловых процессов при односторонней контактной точечной сварке. Показана картина распределения плотности тока при сварке в деталях и электродах, а также в переходном контакте. Установлено влияние отдельных факторов на распределение плотности тока, а также на величину проплавления нижней детали при сварке.
Бесплатно
Статья научная
В представленной статье приведены результаты математического моделирования магнитогидродинамических (далее МГД) процессов в электромагнитном насосе с тройниковой рабочей частью. Научное изыскание проводилось с применением программного инструмента ANSYS.Для изучения физических процессов, происходящих в электромагнитном насосе, были разработаны две математические модели. Для получения электромагнитных воздействий на жидкую часть металла в программе ANSYS Maxwell была решена электромагнитная задача. Во второй модели, которая была выполнена в программе ANSYS CFX, на результатах электромагнитной задачи была решена гидродинамическая задача. По результатам решения гидродинамической задачи были получены главные параметры для электромагнитного насоса: распределение давлений и скоростей в жидком металле. По полученным данным был проведен анализ, оптимизирована геометрия и выбраны наиболее оптимальные параметры индукционной системы для электромагнитного насоса.Научной новизной данной работы является совмещение в одном устройстве электромагнитного насоса нескольких функций: перекачки, подогрева, перемешивания. А также использование методов математического моделирования при исследовании электромагнитных и гидродинамических процессов, протекающих в электромагнитном насосе с тройниковой рабочей частью.
Бесплатно
Статья научная
Естественное искривление скважин - неизбежное явление при вращательном бурении скважин. Однако при алмазном вращательном бурении оно значительно ниже, чем при бурении дробью и даже твёрдыми сплавами. Поэтому у многих производственников и исследователей возникла уверенность в том, что природа искривления при алмазном бурении иная и созданные методы математического описания естественного искривления скважин, в основном по дробовым скважинам, неприемлемы для алмазных скважин. В статье на примере двух золоторудных месторожденияй показано, что созданная ранее методика математического описания траекторий искривленных скважин пригодна и для алмазных скважин, а точность статистических зависимостей, получаемых при ее использовании, обусловлена (даже на относительно неглубоких скважинах в 200-250 м) исключительно стабильностью (однородностью) разбуриваемых геологических структур.
Бесплатно
