Математическое моделирование. Численный эксперимент. Рубрика в журнале - Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии
Моделирование теплопередачи в устройстве подвода теплоты термоэлектрического блока охлаждения
Статья научная
Рассмотрен процесс теплопередачи в устройстве подвода теплоты термоэлектрического блока охлаждения. Из численного решения двумерных задач теплопроводности получены значения термических сопротивлений теплораспределителя и воздушного теплообменника. Выполнен расчет зависимости холодопроизводительности от силы тока для двух характерных значений суммарного термического сопротивления устройства подвода теплоты. Проведен анализ режимов работы термоэлектрических модулей и выбор параметров электропитания для устранения теплового дисбаланса, вызванного различием термических сопротивлений частей воздушного теплообменника.
Бесплатно
Статья научная
Одним из основных направлений развития электроэнергетических систем является внедрение устройств и технологий на базе силовых полупроводниковых ключей (HVDC (High Voltage Direct Current) технологий), в частности вставок постоянного тока на базе преобразователя источника напряжения (VSC). VSC-HVDC используются для решения таких задач, как соединение несинхронных электрических сетей различных частот, передача электроэнергии, повышение локальной и системной управляемости электроэнергетической системы, повышение пропускной способности элементов сети, содержащих «слабые» связи. Благодаря высокой степени управляемости преобразователей источника напряжения (VSC) в основном рассматривается работа HVDC. Однако внедрение и эксплуатация VSC-HVDC определяют необходимость в проведении широкого спектра анализа и исследований, которые можно провести только с помощью математического моделирования. Поэтому целью работы является: анализ поведения системы передачи HVDC на основе VSC с использованием различных режимов управления путем моделирования в программной среде MATLAB.
Бесплатно
Статья научная
Закрученные течения широко распространены в различных областях техники. При высокой степени закрутки течение осложняется распадом вихря и формированием крупномасштабных нестационарных структур. В гидроэнергетике проявлением неустойчивости закрученного потока служит прецессирующий вихревой жгут в отсасывающей трубе. Эти нестационарные структуры обладают значительной турбулентной кинетической энергией и характеризуются достаточно большим временем существования, что вызывает серьёзные затруднения при численном моделировании течений в тракте гидротурбин. Цель работы - построение гибридной PANS модели турбулентности на основе модели второго порядка замыкания. С помощью этой модели с разными значениями параметра разрешения выполнены численные расчёты нестационарного течения в отсасывающей трубе в режиме частичной нагрузки. Предложенный вариант PANS модели турбулентности позволяет хорошо воспроизводить характеристики сильно анизотропных течений, при этом менее требователен к сеточному разрешению, чем метод моделирования крупных вихрей, и в рассмотренной реализации не содержит явной зависимости от шага пространственной сетки.
Бесплатно
Статья научная
Сложность процесса проектирования бортового программного обеспечения космического аппарата обусловлена наличием в его составе до 500 000 программных и информационных объектов более чем 40 различных типов. Поэтому работа с такими большими объемами данных требует разработки специализированного программного обеспечения для инженеров-проектировщиков. Целью исследования является построение алгоритмов, разработка методов, создание математических моделей поиска, сравнения и копирования больших разнородных связанных данных, а также реализация полученных научно-практических результатов в программном комплексе инженера-проектировщика бортового программного обеспечения космических аппаратов. В результате выпоенных работ разработаны математические модели операций сравнения в терминах множеств и логики предикатов, определены критерии оценки результатов сравнения. На основе математических моделей разработаны программные компоненты, обеспечивающие поиск, сравнение и копирование частей или полностью архитектурного проекта бортового программного обеспечения космических аппаратов. Разработанные программные компоненты интегрированы в программный комплекс автоматизированного проектирования и сопровождения бортового программного обеспечения космических аппаратов. Результаты работы внедрены в АО «Информационные спутниковые системы им. ак. М. Ф. Решетнева» и практически используются в задачах проектирования новых спутников однотипных серий. Сложность работы с разнородными большими данными не позволила в полной мере реализовать операцию копирования. В работе предложено ввести понятие двухфазной операции копирования, когда первая фаза выполняет копирование структуры бортового программного обеспечения, а вторая фаза - связь структуры с ресурсами космического аппарата.
Бесплатно
Прочность криволинейно армированных пластин в полярной системе координат
Статья научная
В работе выполнено компьютерное моделирование плоских конструкций по созданию волокнистого композита с криволинейным армированием вдоль спиралевидных траекторий в полярной системе координат. Проведены численные сравнения достижимости предельных состояний для разнообразных структур армирования двумя семействами непрерывных криволинейных волокон. В расчетах учтено влияние постоянного поля температур. Для семейств логарифмических и алгебраических спиралей найдены аналитические решения функции интенсивности армирования дифференциального уравнения постоянства сечений волокон. Анализ результатов показывает, что за счет выбора криволинейной укладки армирующих волокон можно получить конструкцию с заранее заданными свойствами.
Бесплатно
Разработка модели управления мощностью ветроустановки по питч-углу для учебных целей
Статья научная
Рассмотрена проблема постановки практического обучения в области автоматического управления в энергоустановках на возобновляемых источниках энергии. Отмечено, что ветроэнергетическая установка (ВЭУ) - один из наиболее сложных объектов автоматического управления. Приведен обзор учебных динамических моделей ВЭУ. Для проведения практических занятий по дисциплине «Автоматическое управление и защита энергоустановок с ВИЭ» предложена упрощенная нелинейная динамическая модель, охватывающая контур управления мощностью посредством регулирования угла питча. Приведены функциональная и структурная схемы САУ, описаны подходы к разработке динамической модели в среде Matlab/Simulink и методика практического обучения с ее использованием. Предложена серия цифровых экспериментов с моделью по исследованию динамических процессов в САУ ветроустановкой в режимах включения, выключения и реакции на порыв ветра при нормальной работе. Представлены осциллограммы, полученные в ходе этих экспериментов. Предложены направления дальнейшего совершенствования модели.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты физического и математического моделирования распределения температуры в образце нефтематеринской породы при одностороннем микроволновом облучении. Разработан и протестирован метод косвенного определения зависимости диэлектрических свой- ств образца от температуры по экспериментальным данным температурной динамики во время электромагнитного нагрева. Метод заключается в решении обратной задачи для установления температурной зависимости коэффициента поглощения электромагнитной волны, который зависит от диэлектрических свойств. Было создано две вариации модели. В одной из них коэффициент поглощения считался постоянным и однородным, а его значение было получено валидацией модели экспериментальными данными. Во второй имел место учёт зависимости коэффициента поглощения от температуры, математическая форма которой была определена решением обратной задачи. Сопоставление экспериментальных данных с результатами реализации этих моделей показало увеличение их количественной сходимости при применении разработанного метода.
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
