Статьи журнала - Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии

Критерии эффективности теплоизоляционных конструкций стекловаренных печей

Бекназарян Д. В., Каневец Г. Е., Строгонов К. В.

Статья научная

Оптимальная работа высокотемпературных реакторов, таких как стекловаренные печи, т ребует учета множества факторов. Это, например, длительность кампании, эксплуатационные расходы, тепловые потери, безаварийная работа агрегатов и множество других, представленных в статье. Целью настоящего исследования является синтез критерия эффективности для проведения оптимизации теплоизоляционной конструкции стекловаренной печи (ТКСП), а также получение оптимальных значений критерия эффективности для ТКСП, которые для исследуемой печи составляют 3,8 млрд руб. В процессе исследования в качестве метода оптимизации ТКСП применен феноменологический эвристико-эволюционный метод оптимизации Г. Е. Каневца (ФЭЭМО.ГЕК), который обладает рядом преимуществ по сравнению с иными эволюционными методами. В качестве основного обобщающего критерия, учитывающего наиболее значимые производственные (объем, стоимость выпускаемой стекломассы) и финансовые (затраты на сооружение и эксплуатацию ТКСП, денежный эквивалент тепловых потерь) показатели, принят максимальный валовой доход за кампанию печи, который отличается от прототипов тем, что позволяет наиболее полно учесть особенности работы именно теплоизолированного бокового ограждения стекловаренной печи. Используя созданный на основе ФЭЭМО.ГЕК сложных систем программный комплекс применительно к боковому ограждению стекловаренной печи, определен оптимальный набор (последовательность расположения и толщины) теплоизоляционных материалов ТКСП, которые дают возможность максимально продлить кампанию печи при минимальных тепловых потерях. Достоверность полученных данных достигается корректным использованием теории тепломассобмена и ФЭЭМО.ГЕК.Предложен критерий эффективности, который посредством решения оптимизационной задачи позволил определить оптимальную ТКСП. Решение оптимизационной задачи в комплексе с расчетом длительности кампании печи помогает формировать рекомендации по освоению оптимальных ТКСП при сооружении новых и холодном ремонте существующих стекловаренных печей профильными институтами и промышленными компаниями.

Бесплатно

Лигниты среднего течения р. Енисей и перспективы их использования для производства германия

Макаров В.А., Подкопаев О.И., Козьмин Д.Г., Наидко В.И., Шиманский А.Ф., Копыткова С.А.

Статья научная

Лигниты среднего течения р. Енисей, локализованные в пределах мезокайнозойских отложений Касской впадины, рассматриваются как новый перспективный источник германиевого сырья в России. Приведены результаты изучения физико-химических свойств и технологических исследований, позволяющие оценить возможность выделения германия из лигнитов в процессе их сжигания для отработки, а в последующем для промышленной технологии его извлечения.

Бесплатно

Литые металломатричные композиционные материалы электротехнического назначения

Бабкин В.Г., Терентьев Н.А., Перфильева А.И.

Статья научная

Исследованы способы изготовления, структура и свойства литых металломатричных композиционных материалов на основе алюминия и меди (КМ), упрочненных дисперсными высокомодульными тугоплавкими частицами, синтезированными в расплаве. Благодаря высоким показателям электропроводности и прочности в сочетании с необходимой пластичностью предложены перспективы их применения в электротехнике взамен традиционных алюминиевых и медных сплавов, легированных переходными и редкоземельными металлами.

Бесплатно

Магнитогидродинамические перемешиватели жидких металлов с несинусоидальными токами

Тимофеев В.Н., Лыбзиков Г.Ф., Хацаюк М.Ю., Еремин М.А., Тимофеев С.П.

Статья научная

В статье проведено сравнение индукционных магнитогидродинамических перемешивателей жидких металлов с синусоидальными и несинусоидальными периодическими токами. На основе численного моделирования с использованием программного продукта ANSYS определены дифференциальные и интегральные электромагнитные характеристики магнитогидродинамических перемешивателей с двухфазной и трехфазной обмотками. Показано, что при определенных параметрах индуктора и частоты питающего тока магнитогидродинамические перемешиватели с несинусоидальными токами являются более эффективными и менее энергоемкими, чем с синусоидальными.

Бесплатно

Макет облачного web-сервиса по выделению линеаментов и кольцевых структур на космических изображениях

Бучнев А.А., Ким П.А., Пяткин В.П., Салов Г.И.

Статья научная

Рассматривается макет Web-сервиса для выделения аномальных (линейных и кольцевых) структур на космических изображениях, который решает новую задачу предоставления услуг обработки данных дистанционного зондирования Земли в рамках облачной модели SaaS. Макет сервиса реализован на платформе Windows.

Бесплатно

Математическая модель вероятности обнаружения точечной цели оператором полезной нагрузки оптико-электронной системы беспилотного летательного аппарата

Тищенко А.И., Артыщенко С.В.

Статья научная

В работе рассматривается математическая модель вероятности обнаружения точечной цели оператором полезной нагрузки оптико-электронного средства, установленного на беспилотном летательном аппарате, на основе использования критерия Джонсона и биноминального закона повторных испытаний.

Бесплатно

Математическая модель для расчета характеристик термоэлектрических модулей охлаждения

Васильев Е.Н.

Статья научная

Представлена математическая модель теплообмена в ветви термоэлектрического модуля, основанная на стационарном уравнении теплопроводности с зависящими от температуры коэффициентами. Определено влияние конструктивных и эксплуатационных параметров термоэлектрического модуля на эффективность охлаждения.

Бесплатно

Математическая модель и расчетное исследование процессов тепломассообмена в камере сгорания дизель-генераторных установок с вентильно-индукторным генератором

Гузей Д.В., Минаков А.В., Пантелеев В.И., Пряжников М.И., Платонов Д.В., Жигарев В.А.

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

Федоренко А.А., Пахомов А.Н.

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

Рубин Г.Ш., Данилова Ю.В., Полякова М.А.

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

Математическая модель процесса поражения летательного аппарата управляемыми ракетами с оптико-электронными системами наведения матричного типа

Донцов А.А., Козирацкий Ю.Л., Нагалин Д.А.

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

Иванчура В.И., Прокопьев А.П.

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

Тищенко А.И., Лютиков И.В.

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

Бекмирзаев Д.А., Рашидов Т.Р.

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

Попов И.П.

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

Савенкова Н.П., Мокин А.Ю., Удовиченко Н.С., Пьяных А.А.

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

Математическое моделирование взаимосвязи параметров рабочего оборудования и энергоемкости копания грунта

Красноносов А.Ю.

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

Математическое моделирование влияния технологических нарушений на подошве анодов на токораспределение высокоамперного электролизёра

Завадяк А.В., Пузанов И.И., Третьяков Я.А., Морозов М.М., Макеев А.В., Пьяных А.А.

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

Математическое моделирование динамики процессов тепловлажностной обработки капиллярно-пористых коллоидных дискретных материалов

Федяев Александр А., Федяева Валентина Н., Видин Юрий В.

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

Соколов Н.Ю., Кулагин В.А., Нестеров Д.А.

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