Статьи журнала - Вестник Донского государственного технического университета
Все статьи: 1534
Статья научная
Вертикальный восходящий поток воды в ксилеме растений обеспечивается действием сил поверхностного натяжения воды в менисках капилляров. В ряде работ показано, что распределение воды в наклонных капиллярных системах подчиняется общему правилу: в ветвях нижнего уровня продвижение воды максимально. При этом высота подъема воды в вертикальном капилляре пропорциональна количеству боковых ветвей в капиллярной системе. Ряд вопросов остаются открытыми. В их числе: роль окаймленных пор, обеспечивающих гидравлическую связь между сосудами; влияние размеров пор и параметров гидравлически связанных сосудов на подъем в них воды.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Вертикальный восходящий поток воды в ксилеме растений обеспечивается действием сил поверхностного натяжения воды в менисках капилляров. В ряде работ показано, что распределение воды в наклонных капиллярных системах подчиняется общему правилу: в ветвях нижнего уровня продвижение воды максимально. При этом высота подъема воды в вертикальном капилляре пропорциональна количеству боковых ветвей в капиллярной системе. Ряд вопросов остаются открытыми. В их числе: роль окаймленных пор, обеспечивающих гидравлическую связь между сосудами; влияние размеров пор и параметров гидравлически связанных сосудов на подъем в них воды. Материалы и методы. Рассмотрена модель системы, состоящей из двух вертикальных капилляров разного радиуса. Они соприкасаются боковыми стенками и погружены в воду. Выполнены расчеты, описывающие соотношения элементов данной системы. Результаты исследования. Установлено, что высота подъема воды в гидравлически связанных капиллярах в общем случае различна. Обсуждение и заключения. Показана зависимость: чем меньше разность высот между порами и чем ближе пора к поверхности воды, тем выше поднимается вода в капиллярах.
Бесплатно
Моделирование подъема воды в системах цилиндрических капилляров разного радиуса
Статья научная
Детально изучено продвижение воды в системах цилиндрических капилляров. Построена математическая модель продвижения воды как в симметричных, так и в несимметричных капиллярах, соединенных с вертикальным капилляром. При этом радиусы как вертикальных, так и расположенных под углом капилляров, считались одинаковыми. На основании математической модели установлены общие свойства продвижения воды в ветвящихся капиллярах. В частности, наибольшее продвижение воды происходит в нижнем уровне капилляров. Установлено, что своей формой растения обязаны наличию в них капиллярных систем. Однако капиллярные системы различных частей растений отличаются радиусами. Например, диаметр центральной жилки листа больше диаметра капилляров листовой пластинки. В работе рассмотрены закономерности продвижения воды в ветвящихся капиллярных системах с капиллярами разного радиуса. Получено выражение для расчета критической высоты вертикального капилляра, при которой вода не поступает в наклонные капилляры из вертикального. Показано, что при определенных условиях высота подъема воды в вертикальном капилляре может до двух раз превышать высоту подъема воды в одиночном вертикальном капилляре того же радиуса.
Бесплатно
Моделирование полей упругих деформаций с применением метода точечных источников
Статья научная
Целью работы является исследование эффективности численных моделей полей упругих напряжений в деформированных твердых телах. При построении этих моделей используется метод точечных источников поля (МТИ), называемый в зарубежной литературе также методом фундаментальных решений. Описывается построение системы МТИ при моделировании полей различной физической природы. Вводится понятие точечного источника поля упругих смещений в деформированном твердом теле. Результатом работы является система МТИ, которую возможно использовать для решения различных задач теории упругости, например, для решения классической первой и второй граничных задач теории упругости (на границе заданы либо напряжения, либо смещения), а также смешанной граничной задачи (на одной части границы заданы смещения, а на другой - напряжения). Исследованы свойства МТИ при решении стандартной задачи, задачи Дирихле для круговой области. Найдены зависимости погрешности численного решения от параметров задачи - в частности, от числа зарядов, моделирующих искомое поле, от удаленности зарядов от границ области решения. На основании полученных результатов делается вывод о том, что при численном решении задач теории упругости погрешность МТИ убывает с ростом числа зарядов по экспоненциальному закону. Это свойство численного решения позволяет в определенных случаях получить предельно точное для компьютерных вычислений решение с относительной погрешностью порядка 10 -15, что свидетельствует о перспективности использования МТИ при численном решении задач теории упругости.
Бесплатно
Моделирование процесса виброотделки детали средами органического происхождения
Статья научная
Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований финишной отделки поверхностей деталей средами органического происхождения. Предложены модели по оценке качества поверхности и производительности процесса, расширяющие технологические возможности вибрационной отделочной обработки деталей с использованием данного вида обрабатывающих сред.
Бесплатно
Моделирование процесса загрязнения атмосферы
Статья научная
Целью работы является построение математической модели, которая позволит проанализировать процесс загрязнения атмосферы. В качестве исходных данных взяты материалы государственных докладов, опубликованных в журнале «Экологический вестник Дона». Объектом исследования являются данные по выбросам загрязняющих веществ в атмосферу от автотранспорта, зафиксированные в Ростове-на-Дону и Ростовской области за период с 2001 по 2010 год. Математическое моделирование процесса загрязнения атмосферы осуществляется с помощью двух подходов: 1) описание с помощью математических моделей типа Гаузе; 2) уточнение и прогнозирование процесса загрязнения атмосферы с помощью метода Прони. Используются программные пакеты MathCad, MatLab. Результаты математического моделирования позволяют проводить анализ процесса загрязнения и выявлять его закономерности.
Бесплатно
Моделирование процесса охлаждения элементов радиоэлектронной аппаратуры в SolidWorks
Статья научная
С увеличением интеграции современной радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) существенно возрастает и трудоемкость ее проектирования, что связано с ростом размерности задач, решаемых в процессе разработки. Эффективным способом решения этой проблемы является применение системы автоматизированного проектирования SolidWorks. В работе с помощью этой системы решается задача расчета параметров радиатора охлаждения для бесперебойной работы одного из элементов РЭА.
Бесплатно
Статья научная
Предлагается и исследуется обобщенная математическая модель динамической системы автоматизированного гидромеханического устройства позиционирования (ГМУП) станочных систем с управлением сливом. Вычислительным экспериментом получены осциллограммы процесса позиционирования, установлены зависимости выбега планшайбы от скорости позиционирования, момента инерции заготовки, противодавления на сливе. Построенное ГМУП для координатно-сверлильного станка подтверждает практическую значимость результатов моделирования при разработке аналогичных механизмов.
Бесплатно
Моделирование процесса сепарации зерна в воздушно-решётной зерноочистительной машине
Статья научная
Построена адекватная математическая модель процесса функционирования воздушно-решётной зерноочистительной машины с многоярусными решётными модулями.
Бесплатно
Моделирование процесса сепарации зернового вороха в вертикальном пневмоканале
Статья научная
Приведена методология и показатели процесса пневмосепарации зернового вороха в вертикальном пневмоканале при заданных вероятностных характеристиках воздушного потока, подачи зернового вороха в пневмосепаратор и плотностей вероятностей скоростей витания всех компонентов вороха.
Бесплатно
Статья научная
Предметом настоящего исследования является многомерный анализ процесса пневмосепарации соломистого вороха с заданным фракционным составом, поступающего на очистку после барабанного разрушителя. Цель работы - выявление закономерностей процесса пневмосепарации соломистого вороха тремя пневмоканалами при вариации кинематических параметров пневмосепараторов. Метод исследования - аналитическое моделирование. Оценено влияние на процесс сепарации вероятностных характеристик подачи гетерогенного вороха, распределения скоростей воздушного потока по ширине пневмосепараторов и плотностей вероятности скоростей витания компонентов вороха. Рассмотрен процесс пневмосепарации вороха на каждом участке пневмоканала. С этой целью использовались математические выражения, усредняющие показатели пневмосепарации последовательно функционирующих трех пневмоканалов и стохастическая квазистатическая математическая модель процесса функционирования пневмосепаратора с тремя последовательными пневмоканалами. Приведены результаты параметрического синтеза пневмосепаратора, технологические показатели его функционирования. Показаны долевые составляющие компонентов вороха и их процентные доли в каждой выделенной фракции. Выявлена возможность пневмосепарации измельченного соломистого вороха на задаваемые фракции при заданной производительности 0,6-0,7 кг/м∙с. Установлено, что при рациональном функционировании пневмосепаратора содержание соломы в деловой фракции - 97,03 %. При этом содержание зерна минимально (0,03 %), минеральные примеси отсутствуют. Выявлено, что пневмосепаратор с тремя последовательными пневмоканалами достаточен для сепарации измельченного соломистого вороха с задаваемыми агропоказателями.
Бесплатно
Статья научная
Описывается функциональная схема пневмосепаратора, имеющего в своём составе два пневмоканала с известными характеристиками воздушного потока. Каждый пневмоканал для расчёта разбит на участки с различными вероятностными характеристиками распределения скоростей воздушного потока, различным фракционным составом и скоростями витания каждого компонента. Определены математические выражения усредняющие показатели пневмосепарации по всей ширине последовательно функционирующих двух пневмоканалов. Построена стохастическая квазистатичная математическая модель процесса функционирования пневмосепаратора с двумя пневмоканалами. Проведено моделирование процесса пневмосепарации при заданных технологических характеристиках компонентов вороха, их долевого содержания в ворохе и структуры воздушного потока, поступающего в пневмоканалы. Приведены результаты параметрического синтеза пневмосепаратора, технологические показатели его функционирования, показаны долевые составляющие компонентов вороха и их массовые показатели в каждой выделенной фракции, установлена возможность пневмосепарации измельчённого соломистого вороха на задаваемые фракции при производительности 0,689 кг/(м∙с).
Бесплатно
Моделирование процесса стабилизации частоты генераторов в инфокоммуникационных системах
Статья научная
Целью исследования является моделирование процесса стабилизации частоты генераторов на примере составной части системы сотовой связи «центр коммутации - базовые станции». Задача данной работы - установление зависимостей между параметрами генераторов (число, рабочие частоты и относительные нестабильности) и стабильностью частоты генераторов. В основе исследования - применение численно-аналитической модели сигналов генераторов, формирование функции правдоподобия, из условия максимума которой определяются несмещенные, асимптотически эффективные и состоятельные оценки частоты каждого генератора. Результаты изысканий позволяют утверждать следующее. При совместной обработке измеренных значений фаз сигналов одновременно и независимо функционирующих генераторов можно получать несмещенные, асимптотически эффективные и состоятельные оценки частоты генераторов. Таким образом обеспечивается повышение стабильности частоты. Использование численного моделирования позволило оценить выигрыш в снижении относительной нестабильности частоты сигналов в зависимости от таких параметров инфокоммуникационной системы, как число генераторов и их относительные нестабильности.
Бесплатно
Моделирование процесса фракционной очистки зерна в зерноочистительном агрегате
Статья научная
Приведен общий подход построения математической модели процесса фракционной очистки зерна в зерноочистительном агрегате с различными структурными схемами, синтезированы их рациональные параметры и функциональные показатели.
Бесплатно
Моделирование процесса функционирования зерноочистительного агрегата
Статья научная
Приведен общий подход построения математической модели процесса функционирования зерноочистительного агрегата с различными структурными схемами, синтезированы их рациональные параметры и функциональные показатели.
Бесплатно
Статья научная
Приведена методология оценки параметров воздушных потоков в воздушно-решетной очистке зерноуборочного комбайна с двухсекционным вентилятором, показана целесообразность использования двухсекционного вентилятора в воздушно-решетной очистке зернокомбайна.
Бесплатно
Статья научная
Приводится постановка задачи моделирования процесса шумообразования шпиндельных бабок сверлильных деревообрабатывающих станков с опорами двойного действия с газовой смазкой. Даётся расчёт нагрузочных характеристик упорного газодинамического подшипника двойного действия в случае, когда элементы (ползуны), расположенные по обе стороны от направляющей, совершают колебания в направлении, перпендикулярном плоскости направляющей.
Бесплатно
Моделирование процессов обработки фасонных поверхностей деталей свободным абразивом
Статья научная
Рассчитаны теоретико-вероятностные модели процесса единичного взаимодействия абразивных гранул с поверхностью детали, съема металла и формирования качества поверхностного слоя при обработке фасонных поверхностей свободными абразивами. Установлены закономерности формирования полей скоростей и напряжений гранулированных абразивных сред при прямом компьютерном моделировании. Разработана методика проектирования технологических процессов обработки фасонных деталей, позволяющая обеспечить минимальное время обработки за счет рационального выбора характеристик рабочей среды и режимов обработки.
Бесплатно
Статья научная
Введение. Обратные задачи представляют собой специфический тип задач, где изучаются последствия явлений с целью определения их причин. Они широко используются в научных исследованиях, особенно тех, что имеют дело с большими объемами экспериментальных данных. В представленном исследовании рассмотрены обратные задачи в машиностроении и диагностике конструкций. Эти области требуют точных методов для выявления в различных материалах внутренних дефектов, которые могут иметь критические значения для обеспечения безопасности и эффективности использования технических конструкций. Несмотря на множество имеющихся методов дефектоскопии существует потребность в инновационных разработках, способных обеспечить ее более высокую точность и эффективность. В данном исследовании объединены различные научные методы и технологии, оно открывает новые перспективы в неразрушающем контроле для обнаружения внутренних дефектов в различных материалах и структурах. Его цель - развитие и внедрение методов неразрушающего контроля на основе нейросетевого аппарата для повышения точности идентификации дефектов, а также разработка нейросетевой модели и оценка ее эффективности для усовершенствования процесса ультразвуковой визуализации внутренних дефектов в твердых материалах. В связи с этим задача, которую предстоит решить для достижения поставленной цели, заключается в создании надежного инструмента для точной визуализации размеров, форм, местоположения и ориентации внутренних дефектов в различных материалах.Материалы и методы. Применяется методика определения геометрических параметров дефектов в материалах с использованием неразрушающего контроля. Также используется метод, объединяющий моделирование распространения ультразвуковых волн в акустической среде и технологии искусственных нейронных сетей. Он выявляет нелинейные связи между геометрическими характеристиками дефектов и амплитудно-частотными и амплитудно-временными данными, полученными при анализе сигналов. Искусственные нейронные сети представляют собой модель, которая может обучаться на примерах, что позволяет эффективно решать задачи, которые сложно выразить в традиционных формах. В исследовании используется метод конечных разностей во временной области. Он применяется для идентификации и визуализации внутренних дефектов в материалах с использованием ультразвукового неразрушающего контроля и сверточных генеративных нейронных сетей.Результаты исследования. Разработана сверточная нейронная сеть для визуализации внутренних дефектов с использованием техник ультразвукового неразрушающего контроля. Эта нейронная сеть успешно определяет размер дефектов, их местоположение, форму и ориентацию с высокой точностью и надежностью.Обсуждение и заключение. Авторы подчеркивают ключевое влияние размера дефекта на точность ультразвуковой визуализации в различных сценариях. Проведенная валидация модели для трех различных случаев дефектов с разными механическими параметрами показала, что для успешной визуализации дефектов длина волны ультразвукового импульса должна быть в десятки раз меньше размера дефекта. При анализе влияния размера дефектов на точность работы нейронной сети выявлено, что ошибка визуализации увеличивается для дефектов меньшего размера.Установлено также, что относительная скорость звука в материалах оказывает большее влияние на точность метода, чем относительная плотность материала. На основании полученных авторами результатов можно утверждать, что разработанные методики и технические решения имеют большое значение для будущих исследований в области дефектоскопии, обладают весомым потенциалом для научных и практических сфер применения.
Бесплатно
Статья научная
Целью данной работы является исследование электродинамических процессов в частотно-управляемом электроприводе (ЧУЭП) методом математического моделирования - в частности, в режиме двухтокового динамического торможения с учетом 5-й и 7-й гармоник тока статора асинхронного двигателя (АД). Приведены особенности формирования автономным инвертором напряжения (АИН) низких частот (0,2-15 Гц) тока статора АД, сопровождаемого дополнительными потерями электроэнергии в ЧУЭП и появлением пульсирующих моментов на валу АД, вызывающих неравномерность движения исполнительного механизма (ИМ) рабочего органа (РО) технологической машины (ТМ) в зоне малой скорости и усложняющих их позиционирование в заданное положение. При неоднозначности сил трения в звеньях подвижности ИМ РО и наличии пульсирующих моментов на валу АД реализовать программное торможение ЧУЭП без коррекции закона движения достаточно трудно. Для решения этой проблемы в ЧУЭП авторы предлагают, во-первых, использовать пространственно-векторную широтно-импульсную модуляцию (ПВ ШИМ) с m-кратной подмодуляцией несущей частоты (НЧ) и без подмодуляции в режиме торможения АД. Во-вторых, целесообразно применить (кратковременно в зоне малой скорости) принцип вибрационной линеаризации для снижения коэффициента трения К до пониженного значения (Кэф) в звеньях подвижности ИМ РО за счет микровибрации ротора АД, обусловленной 5-й и 7-й гармониками тока статора. Таким образом, работа по моделированию ЧУЭП (в программном пакете Matlab + Simulink) позволила уточнить влияние 5-й и 7-й гармоник тока статора АД на возможность программного осуществления двухтокового режима динамического торможения ЧУЭП при снижении общих потерь электроэнергии в зоне малой скорости движения ИМ РО. Кроме того, была подтверждена возможность применения в типовых схемах АИН - АД предлагаемых решений электроприводов мехатронных и робототехнических систем широкого назначения с повышенными требованиями к позиционированию.
Бесплатно
