Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don) @vestnik-donstu
Статьи журнала - Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don)
Все статьи: 1605
Статья научная
Введение. Просадочные лёссовые грунты, широко распространённые в России, Китае и Средней Азии, представляют собой значимую проблему в современном строительстве из-за своей склонности к просадке и низкой прочности при внешних нагрузках. Недостаточное внимание к их физико-механическим свойствам может привести к деформации сооружений, что создаёт угрозу безопасности и финансовые потери. Научные исследования в этой области являются фрагментарными и не дают достаточного понимания методов уплотнения и их влияния на долговечность конструкций. Кроме того, не существует разработанных оптимизированных математических моделей, позволяющих предсказать эффективность инженерно-технологических процессов уплотнения. Таким образом, целью данного исследования является разработка математической модели, определяющей мощность заряда взрывчатого вещества для уплотнения лёссов. Данная модель направлена на исключение экспериментального этапа, что улучшает качество уплотнения и способствует экономии финансовых ресурсов в строительстве. Материалы и методы. Математическое моделирование проводили путём включения решения обратной прикладной задачи оценки мощности заряда взрывчатого вещества при устранении просадочности лёссов. Начальнограничные задачи с полуэмпирическим дифференциальным уравнением в частных производных, описывающим уплотнение лёсса с выбросом и без выброса грунта на поверхность строительной площадки, рассматривались путём анализа конкретных моделей и математических подходов. На основе решения этих задач с использованием аналитического метода была создана математическая модель оценки мощности заряда взрывчатого вещества. Мощность определяли численно двумя методами: расчётами в программе, разработанной на языке Python, и путём моделирования вычислительного эксперимента с оценкой погрешности результата. При этом учитывали влияние физико-механических свойств грунтов, их изотропность и анизотропность. Результаты исследования. Построена математическая модель мощности заряда взрывчатого вещества при уплотнении просадочных лёссов с использованием глубинных гидровзрывов. Учтены плотность сухого грунта до и после уплотнения, коэффициент вертикальной диффузии, дисперсионные координатные изменения газа в уплотняемом грунте, а также глубина заложения заряда взрывчатого вещества. При средней плотности сухого уплотнённого грунта абсолютная погрешность расчётных значений мощности заряда составила 3,28 г для уплотнения лёссов без выброса и 21,13 г — для ситуации с выбросом грунта на поверхность. Показана адекватность предлагаемого математического решения экспериментальным данным натурного строительного объекта. Обсуждение. Предложенная модель позволяет проводить оценку мощности заряда взрывчатого вещества для изотропных и анизотропных геологических систем. Полученные аналитические представления демонстрируют степень и характер влияния физико-механических свойств грунтов на величину мощности заряда. Численное сравнение как с экспериментальными данными натурного уплотнения грунтов, так и с рекомендациями по уплотнению просадочных грунтов большой мощности гидровзрывным методом показало, что предложенная математическая модель согласуется с эмпирическими данными. Заключение. Основным результатом исследования является математическая модель мощности заряда взрывчатого вещества при устранении просадочности лёссов глубинными гидровзрывами. Построены аналитические представления мощности заряда с учётом физико-механических свойств грунтов. Получена численная оценка мощности, согласующаяся со значениями эмпирических данных. Практическая значимость исследования состоит в возможности применения математической модели в качестве расчётной методики и внедрения в исследовательские и проектные организации. Дальнейшие исследования будут направлены на построение решений средствами математического моделирования и других обратных задач в рамках инженерно-технологического процесса уплотнения грунтов.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается и решается задача получения аналитической зависимости выходной величины управляемого электрохимического сопротивления (УЭХС) от тока управления, а также выполнено математическое моделирование переходного процесса в выходной цепи УЭХС, содержащей линейную индуктивность или линейную электрическую ёмкость.
Бесплатно
Статья научная
Ксилема растений представляет собой сложную систему трубок, в которых происходит продвижение воды в вертикальном и в горизонтальном направлениях. В стволах многих растений прямолинейные капилляры расположены вертикально. Однако растущая вверх верхушка стебля может совершать автономные круговые движения, которые называют круговыми нутациями. Некоторые растения всегда обвивают опору, что приводит к спиральному росту. Ксилема таких растений должна соответствовать их криволинейной части. Спиралевидный подъём воды имеет место и в прямолинейных стволах некоторых растений. В настоящее время в научной литературе не представлен расчёт подъёма воды в спиралевидных капиллярах. В данной работе решена задача математического моделирования подъёма воды в капиллярах, имеющих форму цилиндрической спирали. Показано, что в капилляре спиралевидной формы перемещается большее количество воды по сравнению с прямолинейными и криволинейными капиллярами той же длины.
Бесплатно
Статья научная
Решена задача создания математической модели при комплексировании показателей качества продукции, работ, услуг. Рассмотрены распределения ранговых весов между группами показателей качества и внутри групп. Распределение показателей качества описано гиперболической ранговой функцией. Метод позволяет планировать работу по улучшению показателей качества в целях повышения удовлетворенности потребителя.
Бесплатно
Статья научная
Разработана система теоретических моделей формирования параметров качества поверхностного слоя деталей при дробеструйной обработке, прошедшая экспериментальную проверку. Данные модели могут быть использованы для повышения эффективности упрочняющей обработки дробью на стадии технологического проектирования.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Рассматривается новый вид устройств для сбора и аккумулирования энергии - воздушный надувной коллектор. Как правило, надувные коллекторы устанавливаются стационарно, что не подразумевает ориентацию коллектора вслед за движением Солнца. Ввиду низкой себестоимости рассматриваемых изделий, необходимо предложить и исследовать максимально эффективную конструкцию. Материалы и методы. Рассматривается коллектор, состоящий из последовательно соединенных замкнутых цилиндрических сегментов. Полости цилиндров заполнятся воздухом, что обеспечивает постоянство конструкции. Математическое моделирование определения температурного поля воздушного надувного коллектора выполнено с помощью метода конечных элементов. Результаты исследования. Распределение температурного поля, в зависимости от направления потока солнечной радиации, были подтверждены экспериментально. Математические модели признаны адекватными. Прирост температуры теплопоглощающего слоя по отношению к температуре окружающей среды составил от 7° до 26,2° в зависимости от части сегмента коллектора. Обсуждение и заключения. В ходе имитационных и экспериментальных исследований было установлено, что на эффективность коллектора, кроме инсоляции Солнца, оказывают воздействие комплекс факторов окружающей среды: влажность воздуха, сила ветра и др. При этом необходимо учитывать конструктивное исполнение устройства, а также эксплуатационные и теплофизические характеристики применяемых материалов. Детальное исследование степени воздействия внешних и внутренних факторов на температурное поле коллектора требует последующей разработки программного комплекса.
Бесплатно
Математическое моделирование процессов управления городским пассажирским транспортом
Статья научная
По данным о количестве вошедших и вышедших пассажиров на каждой остановке всего маршрута предложен метод определения пассажирских корреспонденций расчётным способом. Метод основан на гипотезе, теоретическое обоснование которой осуществлено с позиций теории информации. Рассмотрен метод формирования информационного обеспечения задачи по выбору оптимальной системы маршрутов и их количества в зависимости от пассажиропотока, в связи с этим предложен метод решения задачи оптимального распределения подвижного состава по маршрутам.
Бесплатно
Математическое моделирование разветвленных гидравлических сетей
Статья научная
Рассмотрена математическая модель сложных разветвленных гидравлических сетей, позволяющая рассчитывать распределение жидкости во всех точках.
Бесплатно
Математическое моделирование распределения жидкости в ветвящихся капиллярных системах
Статья научная
Рассмотрен механизм формирования внешнего вида растений в предположении, что основным процессом, обеспечивающим рост и развитие растений, является передача влаги по их капиллярным каналам.
Бесплатно
Статья научная
В работе на основе модели раздельного течения двух несмешивающихся жидкостей в сужающейся конической трубке решена задача о математическом моделировании стратифицированного течения крови в кровеносном сосуде. Дана оценка влияния вязкостных отношений слоев на профили распределения скоростей и на относительный расход.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Сопоставлены два фактора токарной обработки металлов резанием: рассеиваемая температура и мощность необратимых преобразований в материале изделия и инструмента. Статья посвящена вопросам математического моделирования их связи.Материалы и методы. Математический аппарат основан на модификации уравнения Вольтерры, которая предполагает использование двукратного интеграла. Он показывает, как выделенная ранее при резании тепловая энергия влияет на текущее состояние температуры в зоне контакта инструмента с обрабатываемой деталью. В работе помимо предложенной новой базовой математической модели использованы результаты обработки экспериментальных данных о мощности необратимых преобразований и об измеряемой температуре в зоне контакта инструмента с деталью при токарной обработке металла. Эксперименты проводились на станке 1К625 и стенде STD.201-1. В пакете Matlab была создана специализированная программа для обработки массивов информации, описывающих процессы, протекающие при резании (силы реакции, вибрации инструмента и мощность необратимых преобразований)...
Бесплатно
Математическое моделирование упругого скольжения в контакте колесо - поверхность дороги
Статья научная
Рассматривается проблема упругого скольжения в контакте колесо - поверхность дороги. Разработана математическая модель взаимодействия поверхностей. Представленная модель предполагает, что деформационными процессами поверхности дороги можно пренебречь. Колесо моделируется в виде совокупности секторов упругого обода, закреплённых на упругом диске. На динамику модели основное влияние оказывают: сила взаимодействия секторов обода с центром колеса, сила межсекторного взаимодействия и сила контактного взаимодействия с поверхностью. Проведены экспериментальные исследования с использованием методов численного моделирования. Выявлено, что существует зависимость величины срывной нагрузки от других свойств колеса. Результаты работы представляют интерес для решения задач управления движением колеса с позиции предотвращения срыва контакта. Применённый целостный подход позволит выявить эмерджентность, оказывающую влияние на результирующую траекторию системы.
Бесплатно
Статья научная
Целью работы является построение и исследование адаптивного метода минимальных поправок (МАММП), предназначенного для численного моделирования процессов фильтрации двухфазной сжимаемой жидкости в пористых средах. Описанный подход позволяет преодолеть известные ограничения использования других методов решения сеточных уравнений, определяемые такими условиями, как: значительные перепады давления, действующего на нефтеводоносный пласт; сжимаемость среды при значительном содержании газа в нефтяной фазе.В качестве основы исследования выбран метод аппроксимации - явный для определения функции водонасыщенности и неявный для расчета функции давления.При постановке начально-краевой задачи и ее дискретизации рассмотрен процесс фильтрации сжимаемой двухфазной жидкости в пространственно-трехмерной области с боковой поверхностью, ограниченной снизу поверхностью подошвы пласта, а сверху - поверхностью его кровли. Построен двухслойный итерационный метод вариационного типа - модифицированный метод минимальных поправок, адаптированный для решения сеточных уравнений двухфазной сжимаемой жидкости с несамосопряженным оператором при самых общих предположениях относительно свойств оператора сеточной задачи. Показано, что МАММП обладает асимптотической скоростью сходимости, характерной для «классического» ПТМ, не использующего технику чебышевского ускорения и применяемого для задач с самосопряженным оператором. Численные эксперименты подтвердили высокую эффективность МАММП. Установлено, что для достижения заданной точности число итераций при МАММП сокращается в 3-20 раз по сравнению с методом Зейделя и методом верхней релаксации.
Бесплатно
Краткое сообщение
Приводится решение линейной задачи расчета электромагнитного поля, создаваемого синусоидальным током, охваченным ферромагнитным проводящим кольцом. Приведённые аналитические исследования подтверждены экспериментами, результаты которых позволяют с достаточной степенью точности определять характеристики ферромагнитных проводящих сред.
Бесплатно
Статья научная
Поставлена и решена начально-краевая задача системного исследования концентрационного и электрического полей в двухэлектродном электрохимическом устройстве. Рассмотрены вопросы сопряжения этих полей. Получена электрическая схема замещения электрохимического устройства как объекта с распределенными параметрами, позволяющая вести строгие расчеты систем, содержащих эти устройства.
Бесплатно
Медиапортрет современной российской семьи в социально-философском дискурсе
Статья научная
Обобщены результаты исследования влияния средств массовой коммуникации и информации на современную российскую семью. Проанализирована функция трансмиссии семейных ценностей современными СМИ. Рассмотрена информационная грамотность как фактор формирования коммуникативной культуры общества.
Бесплатно
Межотраслевые переделы в региональной экономике
Статья научная
Рассматриваются вопросы сущности межотраслевых переделов в региональной экономике, в соответствии с которыми группируются виды экономической деятельности. Анализируются макроэкономические характеристики функционирования отраслей и межотраслевых переделов национальной экономики РФ, оценивается роль природно-ресурсного потенциала в формировании валового регионального продукта.
Бесплатно
Статья научная
Цель работы - установить влияние металлургических свойств металлизованных окатышей и способа их подачи в ванну дуговой печи на интенсификацию нагрева и плавления железорудных металлизованных окатышей (ЖМО) в шлакометаллическом расплаве агрегата. Предложен способ подачи окатышей через осевые каналы электродов, позволяющий одновременно с окатышами подавать в зону плавления ЖМО через отверстия в электродах сыпучие добавочные материалы (известь, коксик, окалину и др.). Таким образом обеспечиваются условия полного погружения дуг в образующийся вспененный шлак. Исследовано влияние оксидов железа различного фазового и химического составов на пластические свойства окатышей. Установлено, что инвариантность микроструктуры офлюсованных окатышей, в том числе фазового состава связки, определяется уровнем офлюсования и различием валентных состояний железа. Повышение эффективности плавления ЖМО достигается путем подачи в шлакометаллическую ванну окатышей с улучшенными физико-химическими и технологическими свойствами, а также добавочных материалов через осевые каналы электродов.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются различные аспекты художественного образа страха и типы страха в искусстве. Искусство влияет на формирование способов отношения к страху в обществе, помогает осмыслить его значение, а также выработать технологии его преодоления.
Бесплатно
Метод вертикальной кластеризации отношений реляционных баз данных
Статья научная
В статье представлена целевая функция для вертикальной кластеризации отношений в системах баз данных, построенная на основе нового оценочного критерия - вероятности кэш-попадания. Испытание полученной оценочной формулы с помощью программного моделирования показывает ее высокую точность. Кроме того, описан эвристический алгоритм, аппроксимирующий решение поиска наилучшей схемы кластеризации.
Бесплатно
