Вестник Донского государственного технического университета @vestnik-donstu
Статьи журнала - Вестник Донского государственного технического университета
Все статьи: 1573
Статья научная
Семейные архивы нескольких донских казачьих фамилий демонстрируют наличие у коренного населения Дона рыночного хозяйственного мышления еще в дореформенный период. Суждения, поведение, морально-этические установки донских помещиков всех категорий, обладая рядом черт, близких к великорусскому крепостническому типу, вместе с тем демонстрируют их высокую информированность в вопросах ведения рыночного интенсивного хозяйства. Автор делает попытку показать, как наличие «ветхозаветных» традиций в сфере денежного обращения и в производственной практике объясняется не преданностью старине, а той пользой, которую они приносили казакам в определенных ситуациях.
Бесплатно
Статья научная
Представлена модель, с помощью которой можно прогнозировать гранулометрический состав порошка при измельчении в магнитовибрирующем слое в мельнице ударного типа с учетом начальных условий, времени измельчения и градиента индукции переменного магнитного поля. Показано согласие модели с экспериментальными результатами.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Работа посвящена численному решению задач динамики фитопланктона в прибрежных системах на примере Азовского моря. При этом учитывается трансформация форм фосфора, азота и кремния, а также движение водной среды, распределение температур и соленостей по акватории моря. Речной сток, меняясь по объему и по химическому составу, существенно влияет на изменчивость гидрофизических и биогеохимических параметров процессов, происходящих в прибрежной системе. Этим обусловлена необходимость статистической обработки данных многолетних наблюдений за характеристиками речного стока.Материалы и методы. Математическая модель биогеохимических циклов основана на системе нестационарных уравнений конвекции - диффузии - реакции параболического типа с нелинейными функциями источников и младшими производными, к которой добавлены соответствующие начальные и граничные условия. В ходе статистического анализа рядов многолетних наблюдений за стоками рек найдены значения следующих показателей: коэффициенты асимметрии, эксцесса, дисперсия и стандартное отклонение, коэффициент вариации, коэффициент автокорреляции, отношение Неймана и критерий Андерсона.Результаты исследования. Статистический анализ рядов многолетних наблюдений за гидрохимическими показателями реки Дон свидетельствует о неоднородности натурных данных. Это связано со стохастичностью поступлений биогенных веществ и объема пресноводного стока в море в результате воздействия природных и антропогенных факторов. Натурные данные целесообразно соотносить с сезонными изменениями температуры водной среды. В работе представлены результаты вычислительного эксперимента по моделированию динамики фитопланктонных популяций в летний период, когда температуры благоприятны для их размножения и роста. Предложенная математическая модель учитывает пространственно-неоднородное распределение и трансформации форм фосфора, азота и кремния, а также изменения солености, температуры и движения водной среды.Обсуждение и заключения. Рассмотрена многовидовая математическая модель динамики фитопланктонных популяций с учетом трансформации форм фосфора, азота и кремния в прибрежных системах. Проведен анализ данных натурных наблюдений, для чего рассчитаны его основные статистические параметры. В итоге сделан вывод о существенной изменчивости данных многолетних наблюдений. Это обусловлено двумя причинами. Первая: случайный характер поступления биогенных веществ и объемов стока рек в результате воздействия антропогенных факторов. Вторая: чередование в последние 12-15 лет относительно многоводных и маловодных периодов по пресному стоку. Гидрологический режим меняется главным образом за счет сокращения среднегодового пресноводного стока Дона и частично Кубани. Эта тенденция, по-видимому, будет усиливаться из-за климатических изменений, а также при дальнейшем регулировании стока Дона после ввода Багаевского гидроузла. Численные эксперименты на основе натурных данных подтвердили предсказательную ценность разработанных моделей и программ. С их помощью можно прогнозировать изменение состава и численности (концентраций) в Азовском море основных планктонных популяций, которые определяют, с одной стороны, кормовую базу, а с другой - состояние водной среды в условиях продолжающегося осолонения моря.
Бесплатно
Моделирование биржевых колебаний в низковолатильные и высоковолатильные периоды
Статья научная
Анализируется моделирование колебаний цен на акции. Применение статистических критериев позволяет сделать выводы о пригодности исследуемых моделей. Наряду с широко известными критериями Колмогорова-Смирнова и Андерсона-Дарлинга применяются критерии Кристофферсона и Берковича, которые были сравнительно недавно разработаны для оценки интервальных прогнозов. Критерий Берковича особенно ценен для оценки экстремальных скачков цен в высоковолатильные периоды, так как он даёт хорошие результаты и в том случае, когда количество наблюдений невелико. Показано, что традиционно применяемые модели временных рядов с нормальным распределением и распределением Стьюдента применимы только в относительно стабильные периоды. В условиях нестабильности на финансовых рынках необходимы модели, с помощью которых можно описать высокую вероятность больших скачков цен. Анализируется модель временного ряда с распределением «с тяжёлыми концами». На основе проведённых расчётов формулируются рекомендации по управлению фондовым портфелем в кризисные периоды.
Бесплатно
Моделирование вертикальных движений морской воды в стратифицированных водоемах
Статья научная
Введение. В области вычислительной математики известно множество способов аппроксимации модели механики жидкости. Учеными выработаны методы и оценки критериев качества аппроксимации, таких как устойчивость и сходимость. Комбинация подходов построения экономичных разностных схем, таких как расщепление по физическим процессам, регуляризация по Б. Н. Четверушкину, линейная комбинация разностной схемы «кабаре» и «крест» в совокупности ранее не реализовывалась и не оценивалась. Перед авторами стояла задача аппроксимировать каждую часть расщеплённой по физическим процессам модели гидродинамики наиболее адекватной схемой и далее исследовать корректность данного подхода.Материалы и методы. Математическая модель гидрофизических процессов замыкается эмпирическим уравнением состояния соленой воды. Выбираются значимые свойства, строится математическая модель. Разностные операторы аппроксимируют дифференциальные операторы. Строится алгоритм послойного моделирования переходных процессов. Алгоритм реализован в виде программы, которая, в основном, содержит поэлементные (массивно параллельные) операции.Результаты исследования. Получены математические модели гидродинамических процессов в водоемах, учитывающие три уравнения движения при наличии градиента плотности водной среды при отказе от гидростатического приближения. Апробирован новый способ вычисления поля давления с применением регуляризаторов по Б. Н. Четверушкину в уравнении неразрывности. Разработан программный модуль численного моделирования гидрофизических процессов движения воды с различной солёностью и плотностью. Это открытое программное обеспечение, допускающее не только переопределение эмпирических зависимостей (как алгебраических функций), но и подключение внешних моделирующих модулей для отображения зависимостей алгоритмически.Обсуждение и заключение. Разработанная модель гидрофизики, учитывающая свойства солёной воды и динамическую связь механического движения воды с солёностью, может применяться для изучения формирования неравновесного распределения параметров и идентификации наиболее стабильных параметров водной среды. Модель объясняет нисходящее движение кислорода, что позволит в будущем оценивать величины параметров водной среды, которые сложно измерить непосредственно. Она может быть использована в процедуре параметрической идентификации трудноизмеряемых параметров водной среды.
Бесплатно
Моделирование вибраций акустической системы стендов при динамических испытаниях
Статья научная
В статье рассмотрена динамическая модель стенда испытаний на циклическую прочность лонжеронов вертолетов. Получены зависимости для теоретического описания вибраций на основных элементах, таких как самоиспытуемое изделие, и тросах системы натяжения.
Бесплатно
Моделирование виброакустической динамики при центробежной обработке труб лонжеронов вертолётов
Статья научная
Приведены результаты теоретических исследований уровней шума при упрочнении поверхностных слоёв труб лонжеронов вертолётов методом центробежной обработки. Лонжерон рассматривается как изделие на двух опорах, подверженное импульсному силовому воздействию периодического характера. Получены расчётные зависимости для определения уровней звукового давления на собственных частотах колебаний. Приведённые формулы учитывают геометрические, механические параметры и технологические режимы упрочнения, которые задаются амплитудой, длительностью и периодичностью воздействия ударных импульсов, позволяют определить уровни шума при центробежной обработке с учётом конструктивных параметров заготовок и технологических режимов обработки. На этой основе расчётным путём определяются величины превышения уровней шума по сравнению с предельно-допустимыми значениями в соответствующих частотных диапазонах. Эти данные являются основополагающими для выбора и акустического расчёта средств шумозащиты на стадии проектирования оборудования для центробежной обработки.
Бесплатно
Моделирование виброакустической динамики рельса на участке пути с балластным слоем
Статья научная
Рельсы относятся к интенсивным источникам звукового излучения. Во время движения железнодорожного транспорта рельсы в значительной степени формируют звуковое поле на рабочих местах локомотивных бригад и в застройке (в том числе жилой), близко расположенной к железнодорожному полотну. В качестве модели источника шума принят линейный источник значительной протяжённости. Получены аналитические зависимости звукового давления. При расчёте скоростей колебаний рельс на балластном слое представлен как оболочка с частично разомкнутым профилем. Она имеет различные моменты инерции в вертикальной и горизонтальной плоскостях (OZ и OY) и лежит на упруго-диссипативном основании. Силовое воздействие рассматривается как нагрузка, перемещающаяся вдоль рельса со скоростью движения состава. Полученные аналитические зависимости звукового давления учитывают конструктивные и диссипативные характеристики рельса и балластного слоя и являются базовыми для расчёта уровней шума, излучаемого рельсами. Кроме этого, на основе полученных зависимостей скоростей колебаний можно оценить уровни вибрации на рельсе и использовать эти данные для решения задачи вибрационного воздействия на строения, близко расположенные к железнодорожному полотну.
Бесплатно
Моделирование виброакустической динамики рельса на шпалах
Статья научная
Приведены результаты теоретических исследований шума и вибрации рельса как линейного источника ограниченной длины, установленного на упругих опорах. При установке рельса на шпалах он представлен как система двухопёртых источников, одновременно излучающих звуковую энергию, а каждый участок рельса между шпалами — как линейный источник ограниченной длины. Для такого источника получены зависимости звукового давления, создаваемого рельсами. Это позволяет уточнить закономерности шумообразования в области низких и высоких частот нормируемого диапазона звуковых частот. Рассмотрены два варианта установки рельса на деревянных и железобетонных шпалах. В первом случае дифференциальное уравнение колебаний рельса решено для условий шарнирного закрепления, во втором — для условий жёсткого закрепления. На основе теоретически рассчитанных скоростей колебаний рельса на собственных частотах колебаний определяются спектры звукового излучения. Полученные зависимости учитывают конструктивные и физико-механические характеристики источника шума, а также эффективный коэффициент потерь колебательной энергии, что позволяет теоретически выбрать вариант снижения интенсивности звукового излучения рельса.
Бесплатно
Статья научная
Целью работы является повышение эффективности управления транспортными средствами, поэтому помимо синтеза модели приведен пример анализа динамики современного пассажирского электровоза ЭП10. В качестве предмета работы выступают математические модели, отражающие динамику вертикального движения транспортного средства с учетом нелинейного преобразования углового движения колеса в поступательное движение центра масс колеса. Рассматривается контакт колеса и дороги. Представлен синтез модели, отражающей динамику вертикальных колебаний транспортного средства. От известных моделей приведенная в данной статье отличается тем, что в ней учтена динамика углового движения. Таким образом, полученная модель связана с координатами состояния углового движения колеса. Результаты анализа представлены фазовыми портретами, отражающими динамику вертикального движения центра масс колеса, а также динамику вертикальных колебаний кузова. Полученные результаты позволяют сделать следующий вывод. Существует связь между динамикой вертикального и углового движения в транспортном средстве. Как следствие, скорость углового движения влияет на длину площадки контакта колеса с дорогой (рельсом). Результаты могут быть применены при синтезе систем управления транспортными средствами, учитывающих выявленную связанность.
Бесплатно
Моделирование воздушно-решетной зерноочистительной машины
Статья научная
Приведена математическая модель процесса функционирования воздушно-решетной зерноочистительной машины, показаны условия и результаты этого моделирования.
Бесплатно
Статья научная
Получены полиномиальные зависимости, которые могут быть использованы для теоретического расчёта наиболее вероятного содержания вредных веществ в газах на различных режимах работы машин при обкатке и испытаниях, что позволит в дальнейшем прогнозировать качество воздушной среды в производственных помещениях обкаточных участков, а также оптимизировать с позиций энергоэффективности режимы работы систем вентиляции.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В настоящее время в России принят курс на создание интеллектуальных машин и оборудования. Это относится и к мобильным технологическим машинам дорожно-строительного и коммунального назначения. Поэтому проектирование и создание такого вида исполнительных устройств с функцией самоадаптации является актуальной задачей.Материалы и методы. Представлено устройство, оснащённое гидроприводом с самоадаптацией по нагрузке и согласованием кинематических и силовых параметров главного движения и движения подачи рабочего органа установки для бурения породы. Для исследования и проектирования устройства на основе методов математического моделирования гидропривода и адаптивных систем предложена математическая модель, разработанная с использованием основ теории объёмной жёсткости гидравлических систем. Это позволяет максимально точно описать влияние динамических свойств гидравлической системы (сжимаемость рабочей жидкости, упругие свойства трубопроводов, рукавов высокого давления, гидравлических аппаратов) на динамические свойства системы в целом.Результаты исследования. Математическая модель для устройства с самоадаптацией включает подмодели адаптивных связей, взаимосвязи силовых, кинематических и технологических параметров бурения породы, а также математическое описание движения элементов системы. Решение полученной математической модели производилось в среде программного обеспечения динамического моделирования технических систем SimInTech. В результате получены общие зависимости адаптивной системы от конструктивных параметров и технологических условий функционирования.Обсуждение и заключение. Математическая модель представленного устройства показывает принципиальную возможность реализации принципа самоадаптации по нагрузке при внешних и внутренних возмущающих воздействиях в процессе работы. Полученные результаты могут использоваться при проектировании адаптивных систем другого технологического оборудования, например, для глубокого сверления заготовок с переменными свойствами по глубине.
Бесплатно
Моделирование дефекта внутренней поверхности струйного кавитатора
Статья научная
Введение. Статья посвящена исследованию работы гидродинамического кавитатора, используемого при эрозийном воздействии на поверхность твердого тела, а также оптимизации структуры устройства для увеличения разрушительной способности кавитационной струи. В работе рассмотрено влияние единичного дефекта внутренней поверхности комбинированного сопла на объемную долю содержания пара и геометрию области кавитации. Целью работы является выявление методом численного моделирования закономерностей влияния дефекта внутренней поверхности кавитатора различной величины на гидродинамические и кавитационные характеристики сопла. Материалы и методы. Использованы возможности программного пакета конечно-элементного анализа ANSYS Workbench и интегрированного в него модуля оптимизации процесса разработки и технологической подготовки в области вычислительной динамики жидкостей и газов ANSYS CFX. В основу моделирования положены экспериментальные данные, полученные при истечении воды в кавитационном режиме из исследуемого сопла на специально разработанном лабораторном стенде. Результаты исследования. Получены и представлены графические зависимости объемной доли содержания пара, полного давления и длины кавитационной области от расстояния вдоль оси струи при различной величине дефекта. Выявлены две фазы течения кавитационной струи в неидеальном кавитаторе, и показано влияние этого перехода на распределение скоростей в сечении устройства. Обсуждение и заключения. Наличие внутреннего дефекта на поверхности расходящегося конусного участка комбинированного сопла размером менее четверти диаметра центрального цилиндрического участка может не вызывать визуальных изменений в геометрии области кавитации, однако значительно снижает эрозийную способность кавитационной струи. Дальнейшее увеличения дефекта приводит к полному подавлению кавитации потока, но сохраняет его динамические характеристики. Полученные результаты способствуют усовершенствованию конструкций гидродинамических кавитаторов, улучшению их эрозийного воздействия при использовании кавитации для очистки подводных конструкций и механизмов.
Бесплатно
Моделирование деформационных смещений инструмента относительно заготовки при точении
Статья научная
Дано математическое моделирование упругих деформационных смещений вершины режущего инструмента и обрабатываемой заготовки в точке их контакта. Приведены алгоритмы и результаты идентификации параметров модели для случая продольного точения.
Бесплатно
Моделирование динамики и балансировка гибкого ротора по N-й форме изгиба оси
Статья научная
Посредством моделирования динамики гибкого ротора установлены закономерности, определяющие упругий прогиб его оси по собственным формам изгиба и связанные с этим распределённые дисбалансы. Разработана оригинальная методика идентификации параметров модели и балансировки таких роторов по собственным формам изгиба.
Бесплатно
Моделирование динамики пассажирской кабины транспортной системы "канатное метро"
Статья научная
Введение. Представлены материалы по исследованию возможностей использования пассажирских канатных дорог (ПКД) в условиях сильно урбанизированной городской среды. Статья посвящена вопросам разработки математических моделей для проектирования и моделирования рабочих процессов перспективной транспортной системы «Канатное метро». Представленная транспортная система существенно отличается от традиционной ПКД, причем для ее успешного проектирования разработана математическая модель оценки эксплуатационной нагруженности основных элементов. Также авторами предложена математическая подмодель пассажирской кабины канатного метро, которая в дальнейшем будет интегрирована в состав комплексной математической модели системы. Целью работы являлось исследование колебаний пассажирской кабины при ее движении вдоль участка транспортной системы. Материалы и методы. Предложена новая математическая модель, описывающая колебания пассажирской кабины и элементов ее подвески. Данная модель будет интегрироваться в состав комплексной математической модели транспортной системы, используя часть ее выходных параметров. Проведено численное моделирование движения кабины. Выведенные уравнения представляют собой математическую модель для исследования динамики маятниковых колебаний пассажирской кабины перспективной транспортной системы «Канатное метро». В данной работе интегрирование уравнений выполнено методом Рунге-Кутта в программном комплексе собственной разработки. Результаты исследования. Разработаны новые математические модели и программное обеспечение для численного моделирования. Продемонстрировано влияние демпферных устройств на величину максимальных колебаний пассажирской кабины при движении. Обсуждение и заключения. Полученные результаты могут быть использованы при проектировании и моделировании рабочих процессов, оптимизации элементов транспортной системы. Доказано, что демпфирующее устройство снижает амплитуду колебаний, которые после окончания переходного процесса стабилизируются на более низких значениях (0,3-0,5 градуса). В дальнейшем необходима интеграция разработанной математической модели в комплексную модель исследуемой системы с целью уточнения полученных выводов.
Бесплатно
Моделирование динамики пассажирской кабины транспортной системы «Канатное метро»
Статья научная
Представлены материалы по исследованию возможностей использования пассажирских канатных дорог (ПКД) в условиях сильно урбанизированной городской среды. Статья посвящена вопросам разработки математических моделей для проектирования и моделирования рабочих процессов перспективной транспортной системы «Канатное метро». Представленная транспортная система существенно отличается от традиционной ПКД, причем для ее успешного проектирования разработана математическая модель оценки эксплуатационной нагруженности основных элементов. Также авторами предложена математическая подмодель пассажирской кабины канатного метро, которая в дальнейшем будет интегрирована в состав комплексной математической модели системы. Целью работы являлось исследование колебаний пассажирской кабины при ее движении вдоль участка транспортной системы.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Статья посвящена моделированию динамических процессов рычажной передачи тормозной системы пассажирского вагона в процессе торможения на участке пути, имеющему неровности.Цели работы: разработка модуля контакта «тормозная колодка рычажной передачи - рабочая поверхность колеса» в полноразмерной компьютерной модели пассажирского вагона в программном комплексе «Универсальный механизм»; компьютерное моделирование рабочего режима торможения от 50 до 32 км/ч, с учетом вертикальных и горизонтальных неровностей рельсовых нитей пути, для определения закономерностей изменения продольного ускорения тормозной колодки и ее углового ускорения. Предмет исследования - силовое взаимодействие элементов и динамические процессы в рычажной передаче тормозной системы пассажирских вагонов.Материалы и методы. В программный комплекс «Универсальный механизм» предложен новый модуль контакта «тормозная колодка рычажной передачи - рабочая поверхность колеса», который позволил определить продольные и угловые ускорения тормозной колодки рычажной передачи пассажирского вагона...
Бесплатно
Моделирование динамики формообразования криволинейного профиля при шлифовании
Статья научная
В статье приведены результаты построения математической модели процесса формообразования криволинейного профиля при шлифовании как динамической преобразующей системы с учетом нелинейности операторов преобразования и нестационарных случайных воздействий.
Бесплатно
