Математическое моделирование. Численный эксперимент. Рубрика в журнале - Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии

Прочность криволинейно армированных пластин в полярной системе координат

Немировский Ю. В., Федорова Н. А.

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

Чебоксаров В.В.

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

Расчет и оптимизация корпуса электропривода газовой задвижки

Головенко Е.А., Павлов Е.А.

Статья научная

В статье рассматривается оптимизация конструкции и технологии взрывонепроницаемого корпуса электропривода газовой задвижки на основе расчета напряженно-деформированного состояния методом конечных элементов. 3-мерная численная модель учитывает болтовое соединение фланца и контактное взаимодействие, что позволяет корректно рассмотреть раскрытие стыка и деформацию корпуса в целом. Сделана оценка возможности использования алюминиевых сплавов, деформируемой и литейной групп, в результате чего разработана конструкция из свариваемых деталей, которая позволяет существенно сократить материалоемкость производства деталей и улучшить их технологичность для серийного производства.

Бесплатно

Способ обеспечения навигационной безопасности для автономного необитаемого подводного аппарата

Шостак С. В., Бенгард А. В., Дорофеев Г. В., Стародубцев П. А.

Статья научная

Подводная робототехника стала неотъемлемой частью исследования Мирового океана. В частности, наиболее распространены необитаемые подводные аппараты, поскольку с их помощью можно добраться до труднодоступных мест с минимальным участием человека. Навигационное обеспечение играет важную роль в современной робототехнике, особенно когда дело касается автономных необитаемых подводных аппаратов. В настоящее время для решения задач навигационной безопасности используются активные гидролокаторы, оснащенные приемной антенной, приемником и специальным излучателем, при этом сам излучатель должен вращаться в нужном направлении. Целью данного исследования является разработка метода обеспечения навигационной безопасности для автономного необитаемого подводного аппарата с использованием пространственно-временного сигнала. Представлены модель формирования пространственно-временного сигнала, а также выражения для реализации данного способа. Также проведена оценка разрешающей способности по пеленгу. Полученные результаты проверены моделированием в среде MATLAB при различных отношениях сигнал/шум.

Бесплатно

Физико-технические основы диагностики магистральных трубопроводов методом радиолокации

Шайдуров Г. Я., Меренков М. Г., Шайдуров Р. Г., Майков О. А., Кохонькова Е. А.

Статья научная

Рассматривается актуальная проблема обнаружения дефектов трубопроводов с борта беспилотных летательных аппаратов, позволяющая оперативно оценивать состояние сварных швов, появление утечек углеводородов, нарушение изоляции, местоположения несанкционированных врезок и геопозиционирования трубопровода в подземном пространстве. Исследуется состояние трубопроводов: пространственное положение, утечка продукта, состояние сварных швов и изоляции, наличие и место несанкционированных врезов; дается количественная оценка чувствительности радиолокационного метода дистанционной дефектоскопии с борта беспилотного летательного аппарата (БПЛА).

Бесплатно

Численное моделирование динамики температуры и диэлектрических параметров нефтематеринской породы при СВЧ-нагреве

Усманов Б.А., Зиннатуллин Р.Р., Мусин А.А.

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

Тэпфер Е. С., Дектерев А. А., Кузнецов В. А., Дектерев аР. А., Шадрин Е. Ю.

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

Эффективность алгоритма упреждающего обнаружения состояния передающего лазерного средства на основе приема и анализа нестационарного предгенерационного спонтанного излучения

Козирацкий А.А., Шутько Е.М., Баркалов А.А.

Статья научная

Предложен алгоритм обнаружения оптическим приемником полезного сигнала, представляющего собой нестационарное, возрастающее на некотором интервале излучение в пуассоновских шумах, имеющих стационарный характер. Оценена эффективность алгоритма с учетом реализации процесса взвешенного суммирования принимаемого входного сигнала, представляющего аддитивную смесь полезного и шумового излучений в режиме накопления. Получены аналитические выражения с оценкой основных характеристик (среднего и дисперсии) суммированных неравномерных взвешенных отсчетов с выхода сумматора и функции распределения предпорогового воздействия для различных гипотез. Для рассматриваемого случая оценены условные вероятности правильного обнаружения ложной тревоги

Бесплатно