Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии @technologies-sfu
Статьи журнала - Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии
Все статьи: 1480
Численное моделирование напряженно-деформированного состояния многослойного аэродромного покрытия
Статья научная
В статье представлена модель деформирования слоистой конструкции аэродромного покрытия под воздействием нестационарного температурного поля. Установлена закономерность развития деформации слоя усиления аэродромного покрытия, свободного от внешнего механического воздействия, при нестационарном градиенте температуры с учетом термоупругих характеристик материала конструкции. Смоделирован процесс изменения напряженно-деформированного состояния (ДНС) слоистой конструкции во времени и по глубине и оценено влияние толщины асфальтобетонного слоя на динамику развития напряжений и деформаций в указанном слое. Приведен анализ результатов численного моделирования для заданных условий, которые могут быть использованы для проектирования асфальтобетонных конструкций усиления сборных аэродромных покрытий при реконструкции ВПП.
Бесплатно
Численное моделирование процесса теплопередачи в радиационно-конвективном размораживающем устройстве
Статья научная
В данной статье рассматривается численный метод решения задачи нестационарного теплообмена при разогреве угля в специальном размораживающем устройстве. Смерзшийся уголь невозможно выгрузить из вагона без предварительного разогрева. Экспериментальным способом были определены скорости нагрева угля и элементов вагона, выявлены наиболее подверженные перегреву детали. Вопрос оптимизации теплового режима работы размораживающего устройства не удалось решить в процессе экспериментальных исследований из-за эксплуатационных ограничений. Численное моделирование процесса разогрева угля в размораживающем устройстве позволило обойти эти ограничения. В результате предложен способ, позволяющий сократить время разогрева угля за счет применения специального теплового режима.
Бесплатно
Численное моделирование факельного горения угля микропомола в паромасляной горелке
Статья научная
Статья посвящена численному моделированию факельного сжигания угольного топлива в паромасляной горелке. Представлены результаты моделирования паромасляной горелки, разработанной в ИТ СО РАН, и новой факельной горелки, работающей на дизельном топливе с частичной заменой его на уголь микропомола. Сравнение результатов расчета с данными эксперимента показало их хорошее соответствие, как по уровню температуры, так и по концентрации газовых компонент продуктов горения. Результаты моделирования показали, что новая горелка устойчиво работает в широком диапазоне расхода угольной пыли. Полученные результаты численного исследования можно использовать при проектировании нового горелочного устройства, подобрав оптимальные режимы работы, для снижения на выходе концентрации вредных выбросов и недожега топлива.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрено определение зависимостей, связывающих параметры индукционной тигельной печи и форму мениска с помощью математической модели. Проведен анализ полученных данных и качественная оценка математической модели на базе открытого некоммерческого программного обеспечения Elmer и OpenFOAM. Выполнена отладка моделей, созданных для использования в дальнейших исследованиях свободной поверхности расплава.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты численного моделирования тепловых режимов теплопроводов в условиях увлажнения изоляции с учетом испарения и диффузии влаги. Выявлены масштабы тепловых потерь теплопроводов в условиях увлажнения изоляции с учетом испарения и диффузии влаги. Показан вклад эффекта испарения в суммарные тепловые потери и необходимость учета объемных долей влаги и пара в структуре слоя тепловой изоляции при расчете ее эффективной теплопроводности. Установлено, что нестационарностью процессов тепломассопереноса в условиях рассматриваемой задачи можно пренебречь.
Бесплатно
Численный анализ напряженно-деформированного состояния системы "грунтовое сооружение-основание"
Статья научная
Исследуется статическое напряженно-деформированное состояние и динамическое поведение двух взаимно ортогональных плоских моделей грунтового гидротехнического сооружения (плотины) совместно с окружающим скальным основанием с ослабленным включением. При этом первая модель представляет поперечное сечение плотины на скальном основании, вторая - продольное сечение по гребню плотины с окружающим ее неоднородным скальным грунтом. Учитывалась реальная геометрия и неоднородные физико-механические характеристики грунта тела плотины и основания, предоставленные проектной организацией. По результатам работы был сделан ряд предложений-рекомендаций по надежной и безопасной эксплуатации грунтовой плотины.
Бесплатно
Численный анализ теплотехнологических систем
Статья научная
В статье изложен метод анализа динамических режимов и систем оптимального управления сложными теплотехническими установками. Сформулированы соответствующие краевые задачи и задачи оптимального управления. Получены необходимые условия оптимальности в задаче управления ректификационной колонной. Проведен численный анализ динамических режимов технологических печей, и решены задачи оптимального управления ректификационной колонной. Приведены результаты численного исследования решаемых задач. Полученные результаты могут быть использованы при автоматизации промышленных химико технологических установок.
Бесплатно
Численный метод исследования стационарных режимов в технологических печах
Статья научная
В статье предлагаются математические модели для стационарных и динамических процессов технологических печей как объектов с распределёнными параметрами. Эта математическая модель получена на основе законов сохранения энергии, массы и импульса и включает в себя дифференциальные уравнения в частных производных. Проведено численное исследование стационарных режимов трубчатых печей. Для этого сформулирована краевая задача для расчета концентрации горючего вещества, плотности, скорости, температуры дымовых газов и температуры нагреваемого сырья, идущего на разделение в ректификационную колонну. Представлены результаты расчета технологических параметров. Предложенный метод может быть использован при автоматизации ректификационных установок в нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности.
Бесплатно
Статья научная
Чуктуконское месторождение ниобий-редкоземельных руд представляет собой объект минерального сырья, способный по своим качественным и количественным параметрам стать ключевым объектом модернизации редкометалльной промышленности России. Месторождение принадлежит к рудноформационному типу редкометалльных кор выветривания карбонатитов. Рудная зона месторождения представляет собой мощную плащеобразную залежь протяженностью 3,5 км при ширине от 800 до 1400 м и мощности до 200 м. Выделены два типа руд: ниобиевые (по бортовому содержанию Nb2О5 - 0,8 %) и редкоземельные (по бортовому содержанию РЗМ - 3,0 %). Минеральный состав руд: гетит, гидрогетит, гематит, псиломелан, пиролюзит, бариопирохлор, стронциопирохлор, цериопирохлор, пирохлор, флоренсит, монацит, церианит. Наиболее приемлема пирогидрометаллургическая схема переработки руд с получением на разных стадиях ниобиевой, редкоземельной, марганцевой, фосфорной, ванадиевой, железной продукции. Запасы редкоземельных руд, утвержденные ГКЗ РФ (2007 г.) составляют: 6639 тыс. т (кат. С2), пентоксида ниобия (тыс. т.): 39,8 (содержание 0,6 %), РЗО - 486 тыс. т (содержание 7,3 %). Конкурентными преимуществами создания центра редкометалльной промышленности именно в Красноярском крае является наличие стратегической базы сырья для высоких технологий - месторождений ниобия и редкоземельных металлов, научной и производственной базы по геологическому и технологическому изучению и сопровождению (СФУ, ИХХТ СО РАН, геологоразведочные компании, г. Красноярск), производственной базы по переработке слаборадиоактивных концентратов (Горно-химический комбинат, г. Железногорск). Расчеты технико-экономических показателей освоения Чуктуконского месторождения показывают высокую эффективность проекта с горизонтом оценки 10 лет. Основные ТЭП проекта для ниобиевых (редкоземельных) руд: ЧДД 33 (22) млрд руб., бюджетная эффективность 35(25) млрд руб., объем инвестиций 91(65) млрд руб. Реализация Чуктуконского мегапроекта позволит России модернизировать редкометалльную промышленность и занять ведущее место в мировом рынке редких металлов при высокой эффективности производства.
Бесплатно
Статья научная
Дана краткая биография крупного ученого, одного из создателей отечественной школы компрессоростроения, основателя Ассоциации компрессорщиков и пневматиков и журнала «Компрессорная техника и пневматика» К.П. Селезнева. Приведены сведения о его основных научных достижениях, касающихся периода работы в ЦКТИ им. И.И. Ползунова, по воспоминаниям его коллег.
Бесплатно
Статья научная
Представлены эквивалентная RLCG-схемная и математическая модели учёта геометрической неоднородности поверхности линий передач сверхвысокочастотных многослойных интегральных схем на основе технологии низкотемпературной совместно обжигаемой керамики при схемотехническом и топологическом проектировании новых радиоэлектронных устройств и систем в расширенном частотном диапазоне длин волн.
Бесплатно
Экологические аспекты деятельности нефтегазовой отрасли
Статья научная
Рассмотрены последствия загрязнения нефтью и нефтепродуктами, приведена классификация по степени загрязнения, обоснована недостаточность используемой классификация для грунтов Восточно-Сибирского региона. Предложена доработка классификации по дополнительной градации слабой и средней степеней загрязнения с учетом высотного положения грунта, состояния и толщины влажного слоя, гумусного, минерального слоя, состава материнских пород.
Бесплатно
Экологические проблемы производства и утилизации электронных средств
Статья научная
В статье рассмотрены химические вещества для производства электроники и экологические проблемы крупных производств электроники. Утилизация электронных средств и переработка отходов электронной промышленности также являются важными для экологии. Рассмотрены, в частности, технологии переработки печатных плат. Отмечены перспективы развития «зеленой электроники».
Бесплатно
Эксергетический анализ когенерационных энергоисточников
Статья научная
В данной статье рассмотрен метод теплового и эксергетического анализа работы когенерационных энергоисточников на примере газотурбинной установки LM6000PF (ГТУ- ТЭЦ «Восточная»). Целью проведенного эксергетического анализа служит определение наиболее выгодного с точки зрения термодинамической эффективности способа оценки работы оборудования. Выполнено сравнение величин КПД ГТУ, полученных расчетным путем по методикам теплового и эксергетического анализа. Особенностью проведения эксергетического анализа является использование помимо энергии дополнительного показателя - эксергии. В ходе проведения эксергетического анализа оценивается эффективность использования энергии сжигаемого в камере сгорания ГТУ топлива и рабочих тел газового цикла для производства электрической и тепловой энергии путем сравнения фактически совершенной работы с эксергией процесса.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты испытаний по оценке характеристик механических свойств материала композитной оболочки металлокомпозитного бака высокого давления. Обоснована схема вырезки и способ подготовки образцов, изложена методика их испытаний. Приведено сравнение значений продольного модуля упругости, определенных методом испытаний на трехточечный изгиб прямоугольных образцов и методом испытаний на растяжение образцов из композитной ленты.
Бесплатно
Статья научная
Выявлены закономерности изнашивания, позволяющие определить работоспособность разработанных полимерных материалов на основе СВМПЭ в подшипниковых узлах трения при изменении режимов эксплуатации. Предельно допустимые режимы эксплуатации материалов подтверждены математическими расчетами.
Бесплатно
Экспериментально-теоретические исследования теплового состояния приборного отсека фоторазведчика
Статья научная
Разработана математическая модель теплового состояния отсека приборного продуваемого теплоизолированного отсека фоторазведчика. Решены прямая и обратная задачи теплообмена, определены доверительные интервалы оценок параметров. Проведение лётных и стендовых испытаний бортового оборудования, расположенного в продуваемом теплоизолированном отсеке самолёта, требует математического моделирования теплового состояния приборного отсека. Математическую модель приборного продуваемого теплоизолированного отсека с системой обеспечения теплового режима представим системой одномерных уравнений теплоизолированной обшивки и обыкновенных дифференциальных уравнений теплообмена внутренней поверхности теплоизоляции обшивки, бортового оборудования, воздуха и переноса энтальпии из системы обеспечения теплового режима. Для решения прямой задачи теплового состояния отсека одномерные уравнения для теплоизолированной обшивки дискретизируются по пространственной переменной по методу Галёркина, использующему кусочно-линейный базис. Решение обратной задачи, то есть оценивание коэффициентов модели, сводится к минимизации взвешенной суммы квадратов невязок между заданными по принятому критерию значениями и соответствующими значениями, полученными в ходе расчётов по уравнениям модели. Для минимизации функции использовали сочетание метода наискорейшего спуска, квазиньютоновского метода Бройдена-Флетчера-Гольдфарба-Шэнно и метода Ньютона. Доверительные интервалы оценок коэффициентов нелинейной математической модели теплового состояния отсека целесообразно определять с помощью ковариационной матрицы ошибок оценок искомых коэффициентов модели. Параметрическую идентификацию провели по измеренным в отсеке температурам поверхности одного из блоков и внутренней поверхности теплоизоляции обшивки в районе этого блока. При этом использовали результаты измерений для холодного типа климата в типовом режиме полёта фоторазведчика. Для экспериментальной проверки предложенной модели на различных режимах полёта и воздушной среды за бортом, а также на элементах приборного отсека рассчитанные по модели температуры элементов отсека сравнивали с измеренными значениями. Проверка показала, что построенная математическая модель теплового состояния приборного отсека адекватна реальному тепловому состоянию негерметичного продуваемого теплоизолированного отсека фоторазведчика.
Бесплатно
Статья научная
В настоящей работе поставлена задача исследования реологических свойств модифицированных по химическому составу сплавов циркония систем Zr - Nb и Zr - Nb - Sn применительно к условиям различных процессов обработки металлов давлением (ОМД) при производстве труб и прутков. Для этого были выполнены комплексные пластометрические исследования новых марок сплавов с целью получения экспериментальных данных по величине сопротивления деформации σs и предельной пластичности Λр этих материалов. Испытания проводились на современной пластометрической установке в широком диапазоне термомеханических условий деформирования по различным законам нагружения. На основе экспериментальных данных о механических свойствах исследуемых материалов осуществлена разработка режимов технологических процессов ОМД с использованием программного комплекса для компьютерного моделирования Forge 2008.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена численному и экспериментальному исследованию нестационарных режимов закрученного течения в модельной вихревой камере с формированием прецессирующего вихревого ядра. Эксперименты по исследованию пульсационных характеристик течения проводили с помощью гидроакустических датчиков, скоростной визуализации и бесконтактной PIV-системы. Численные расчеты вели с использованием гибридной модели турбулентности DES, реализованной в коммерческом CFD-пакете Star-CCM+.
Бесплатно
Экспериментальное исследование двухфазных термосифонов термоэлектрического блока охлаждения
Статья научная
Проведены экспериментальные исследования теплопередающей способности двухфазных термосифонов, заправленных фреоном 134А. Термосифоны изготовлены из нержавеющей стали, имеют длину 400 мм и внутренний диаметр 10,5 мм, протяженность зоны испарения составляла 200 мм, а длина конденсатора - 60 мм. Приведены данные измерений температурного состояния и теплопередающих характеристик термосифонов в зависимости от передаваемого теплового потока, угла наклона от вертикали и температуры теплоносителя системы теплоотвода.
Бесплатно
