Preview

Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки

Расширенный поиск
Том 48, № 3 (2021)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.21822/2073-6185-2021-48-3

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ, МЕТАЛЛУРГИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ 

6-15 143
Аннотация

Цель. Имитационное моделирование находит все большее применение для исследования сложных экономических, технических, биологических и т.д. систем. Такие системы характеризуются многофакторностью связей их функционирования, нелинейными зависимостями между элементами системы и стохастичностью их параметров и т.д. Целью данной работы является разработка имитационной модели на базе языка программирования C# для энергосберегающей системы ПГУ-110 и АБХМ на основе результатов ручного анализа по данным натурного эксперимента.

Метод. Для разработки имитационной модели применяются методы линейной и нелинейной аппроксимации, методы энергетического и термодинамического анализа, а также методы математического имитационного моделирования.

Результат. Результатом данной работы является разработанное программное обеспечение SAESSv. 3.0, которое позволяет вести анализ работы системы ПГУ-110 и АБХМ вместе и по отдельности в широком диапазоне параметров и в реальном времени.

Вывод. Для оценки адекватности разработанной программы проведен сравнительный анализ программного и ручного расчета. Отклонения не превышают в среднем 3 %, что подтверждает достоверность имитационной модели.

16-25 109
Аннотация

Целью статьи является рассмотрение конструкций термоэлектрических устройств (ТЭУ) для извлечения инородных объектов (ИО) из тела человека методом примораживания с различными вариантами съема теплоты с горячих спаев термоэлектрического модуля (ТЭМ).

Метод. Описаны модификации термоэлектрических устройств, предназначенных для извлечения ИО из тела человека методом примораживания к специальному зонду. Это техническое исполнение отличается способом отвода теплоты от горячих спаев ТЭМ, для чего применяется воздушный теплоотдвод, плавящиеся рабочие вещества и предварительное захолаживание радиатора. Приведены основные соотношения для расчета технических средств, предназначенных для съема теплоты с горячих спаев ТЭМ.

Результат. Получены графики зависимости изменения температуры горячих спаев ТЭМ во времени при различных значениях его теплопроизводительности при использовании системы воздушного теплоотвода и времени полного проплавления различных рабочих веществ, используемых в приборе.

Вывод. Полученные данные показывают, что для условий эксплуатации ТЭУ температура горячих спаев ТЭМ с воздушным теплоотводом не выходит за допустимые пределы. При мощности модуля равной 8 Вт, 12 Вт и 16 Вт температура горячих спаев термоэлементов достаточно быстро стабилизируется и принимает значение 308 К, 313 К и 318 К. При этом, в случае использовании для отвода теплоты от горячих спаев ТЭМ плавящихся рабочих веществ, с точки зрения продолжительности поддержания их стабильной температуры, наиболее предпочтительным является азотнокислый никель, менее значительным - элаидиновая кислота и парафин. Расчеты конструкции устройства с предварительно захолаживаемой радиаторной системой также показывают эффективность отвода теплоты от горячих спаев ТЭМ на время всей процедуры извлечения ИО из тела человека

26-38 118
Аннотация

Цель. Целью исследования является моделирование изменения  по времени смерчевых композиций в каналах с выступами полукруглых, треугольных, квадратных профилей для средних критериев Рейнольдса на базе многоблочной вычислительной технологии с решением конечно-объёмными факторизованными способами уравнения Рейнольдса и уравнений энергий.

Метод. Расчёты проводились на основе теоретических подходов, основанных на решении конечно-объёмными факторизованными способами уравнений Рейнольдса, которые замыкались при помощи моделирования ментеровских напряжений и энергии структурированной  сетке.

Результат. Расчёты параметров потока и теплоотдачи, зависящих от времени, показали, что превышающая диссипации выработки турбулентностей для выступов острых профилей - квадратный профиль, треугольный профиль - и скруглённых профилей - полукруглый профиль, сегментный профиль - обеспечивается с кардинально различными гидравлическими потерями: у каналов с выступами скруглённых профилей. Например, у полукруглых, коэффициенты гидравлических сопротивлений гораздо меньшие, чем у каналов с выступам с острыми профилями, у треугольных или у квадратных, прямоугольных.

Вывод. Произведено моделирование смерчевых композиций, зависящих от времени, в каналах с трансверсальными профилями в виде квадрата, треугольника и полукруга, что максимально информативно в плане изучения турбулизированных течений и теплообмена, возникающих при средних критериях Рейнольдса на базе компьютерной многоблочной технологии при использовании решения конечно-объёмными факторизованными способами (ФКОМ-ами) рейнольдсовых уравнений и энергетических уравнений. Рассмотрению были подвергнуты выступы: квадратных трансверсальных профилей, в которых смерчеобразования наиболее проявлены, а побочные смерчи воздействуют на поток максимальным образом; треугольных трансверсальных профилей, где смерчеобразования проявляются не так сильно, а побочные смерчи влияют на основной поток слабее, чем при квадратных выступах; полукруглых трансверсальных профилей, в которых набегающий главный смерч перемещается по потоку с генерированием ограниченных побочных смерчей. Полученнaя расчётная информация в высокой степени коррелирует с имеющимися опытными данными, что указывает на верификацию задействованного моделирования.

39-51 118
Аннотация

Цель. Целью аналитического обзора является определение перспективных направлений исследований повышения эффективности водоходных движителей.

Метод. В работе представлены обзор и анализ современных гребных винтов.

Результат. Проведен анализ конструктивно-компоновочных и схемных решений гребных винтов, выявлены способы повышения эффективности гребных винтов, сформированы основные направления дальнейших исследований. Рассмотрены перспективы развития гребных винтов, описаны конструктивно-компоновочные и схемные решения, обеспечивающие повышение эффективности рабочего процесса, что позволяет сформировать основные направления дальнейших научных исследований. Создаваемые перспективные схемные решения тесно связаны с использованием современных численных методов на всех этапах проектирования; новые подходы созданию гребных винтов позволят обеспечить повышение КПД на 8 - 10%.

Вывод. Повышение эффективности гребных винтов за счет моделирования рабочих процессов с использованием численных методов гидродинамики и разработки перспективных схемных решений позволит не только увеличить КПД, но и улучшить кавитационные и акустические характеристики винтов. Применение CFD- расчетов позволяет сократить сроки, затраты и объемы доводочных работ изделия.

ИНФОРМАТИКА, ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА И УПРАВЛЕНИЕ 

52-58 128
Аннотация

Цель. Целью исследования является разработка метода определения координат гипоцентра землетрясения с использованием в качестве геометрического места точек положения гипоцентра различных комбинаций фигур второго и четвертого порядка.

Метод. Известно, что линией пересечения фигур второго и четвертого порядков, в случае совпадения фокусов, является окружность. Для определения координат очага землетрясения используются данные сейсмографов, по которым строятся фигуры второго и четвертого порядка, точка пересечения которых, является гипоцентром. При использовании данных с двух сейсмодатчиков имеют место две фигуры, линией пересечения которых является окружность. Через центр этой окружности строится сфера с радиусом равным радиусу окружности. Для других двух пар сейсмодатчиков также формируются еще две сферы, Точка пересечения полученных трех сфер и является искомым гипоцентром землетрясения.

Результат. Разработан метод определения координат очага землетрясения с использованием для различных пар сейсмодатчиков разных фигуры второго и четвертого порядков.

Вывод. Метод позволяет обеспечить выбор одной из фигур второго или четвертого порядка для разных пар сейсмодатчиков, что позволяет уменьшить ошибку в определении координат  очага.

59-67 116
Аннотация

Цель. В работе предлагается алгоритм обнаружения пожара для мультисенсорной системы. Из-за сложных условий в полевых условиях в первые часы спасательные операции затруднены и часто подвергают опасности жизнь спасателей. Основная научная цель заключается в том, чтобы система работала автономно на определенных сегментах процесса мониторинга, при этом три агента в разной степени должны взаимодействовать друг с другом на основе алгоритмов коммуникации и принятия решений.

Метод. Существует множество алгоритмов обработки изображения, но не достаточно проработаны и описаны алгоритмы, использующие несколько источников информации. Основное внимание уделяется алгоритмам обнаружения пожара. Алгоритм разработан с использованием NI Vision Assistant, программного инструмента для быстрого создания прототипов и тестирования приложений обработки изображений.

Результат. Помимо программной реализации на языке C, который NI Vision Assistant генерирует по умолчанию, в работе представлена Python-реализация алгоритма.

Вывод. Результаты работы могут быть использованы для разработки мультисенсорных систем в задачах мониторинга труднодоступных районов.

68-72 110
Аннотация

Цель. Целью иссследования является поиск методов решения проблемы обеспечения надежного уровня безопасности облачных сервисов. Продукционные модели можно считать наиболее распространенными моделями, обеспечивающими простоту представления знаний и организации логического вывода.

Метод. Исследование основано на применении методов нечеткой логики.

Результат. Предложено использование нечетких моделей, обеспечивающих гибкую стратегию обработки разнородных динамических взаимодействующих процессов, которые представляют данные и знания в существенно нечетком пространстве состояний объектов анализа.

Вывод. Предложена продукционная модель управления информационной безопасностью, применяемая для создания центров обработки и хранения данных. В продукционную систему входит база правил, глобальная база данных и интерпретатор правил. Использование информационных ресурсов, работающих в неопределенной среде на основе продукционной модели позволяет обеспечивать информационную безопасность систем.

73-82 101
Аннотация

Цель. Современный мир связан с электроэнергетикой и находится в явной зависимости от нее. Количество потребителей растет по экспоненте, возникает проблема долгосрочного планирования потребления электричества, наблюдется увеличение ее цены. С целью минимизации затрат предприятий было высказано предположение о рациональности увеличения количества атомных электростанций (АЭС). При рассмотрении сроков возведения атомных комплексов была выявлена чрезмерная длительность изготовления силового и управляющего оборудования для АЭС. С целью сокращения временных затрат было предложено нормировать работу сборочно- монтажных и упаковочных производственных объединений.

Метод. Исследования в данной области практически не проводились и носили, зачастую, эпизодический характер. Изначально считалось, что операции технологического процесса изготовления указанного оборудования рационально нормировать классическими методами, однако в предыдущих работах автора был предложен новый подход, базирующийся на анализе характеристик занятого в техпроцессе сотрудника, специфике вида операционной работы, а также различных возмущающих факторов, негативно влияющих на срок изготовления. Далее проводится систематизация полученных данных и их дальнейшее моделирование.

Результат. В работе показано выведение заключительного уравнения сборки каркаса силового и управляющего оборудования для АЭС. Было дано обоснование применяемых методов, указана целевая аудитория, учтена нормативно-правовая база. Кроме того показаны результаты предшествующих работ, на основании которых и строилась математическая модель. Отдельно были даны рекомендации по поводу дополнительного использования функционала полученного уравнения.

Вывод. Уравнение, полученное в работе, позволяет с максимальной точностью рассчитать время, затраченное на сборку каркаса силового и управляющего оборудования для АЭС. Принципы, показанные в работах по направлению можно использовать и на другие области, имеющие похожую направленность с минимальным изменением выведенной модели.

83-92 101
Аннотация

Цель. В целях определения «защищенности» объекта информатизации специального назначения необходимо провести расчёт показателей побочных электромагнитных излучений, образующихся при работе устройств с сенсорным вводом информации, связанных с утечкой информации по техническим каналам. Необходимо разработать перечень действий по нейтрализации потенциальных угроз (включая разработку системы защиты информации для защиты от данного вида угроз).

Метод. Исследование побочных электромагнитных излучений, образующихся при работе устройств с сенсорным вводом информации проводится с использованием экспертно- документального и инструментального методов.

Результат. Приведены результаты исследования побочных электромагнитных излучений, образующихся при работе устройств с сенсорным вводом информации и определены аспекты совершенствования специальных мероприятий по защите информации на объекте информатизации специального назначения.

Вывод. Направление исследования является актуальным и требует дальнейшего развития организационно-технических мероприятий по реализации требований нормативно правовых документов по защите информации.

СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА 

93-98 103
Аннотация

Цель Мониторинг кислых примесей в атмосферном воздухе жилых зон населенных пунктов является одним из направлений обеспечения их экологической безопасности и официально осуществляется на 221 станциях в РФ при исследовании атмосферных осадков. На территориях, где их выпадает минимальное количество, автором предлагается альтернативный способ оценки загрязнения окружающей среды на основе приготовления аэрозольных суспензий. Цель данной работы заключалась в исследовании показателя кислотности (рН) аэрозольных суспензий (смыв аэрозолей с листьев абрикосовых деревьев (Prunus armeniaca), полученных в рп Средняя Ахтуба (Среднеахтубинский район Волгоградской области) за весну-лето 2020 года.

Результат. исследования продемонстрировали кислые аэрозоли (рН=5.32+0,01) в атмосферном воздухе рп Средняя Ахтуба по сравнению с условно-чистой зоной (СНТ «Орошенец», «Шельф»), (рН=6,39+0,02). Данные свидетельствуют о загрязнении окружающей среды и об экологических рисках для населения.

Вывод. Кислые примеси в атмосфере рп Средняя Ахтуба по сравнению с условно-чистой зоной (СНТ «Орошенец», «Шельф»), что свидетельствует об экологических рисках для населения. В этой связи, в последующем необходимо определить источники загрязнения жилых зон населенного пункта рп Средняя Ахтуба и разработать экологические мероприятия по защите населения от кислых примесей, содержащихся в аэрозолях, что требует дальнейшего изучения территории.

99-105 120
Аннотация

Цель. Рассматривается новый метод изготовления арок для моста из фибробетона в виде аналога несъемной опалубки. В рамках настоящей работы получены результаты исследований, подтверждающие эффективность получения фибробетонов для строительства мостовых арок различной конфигурации.

Метод. Предлагаемые разработки позволят повысить прочностные характеристики мостовой арки для малых и средних мостов за счет оптимизации формы и размеров поперечного сечения в соответствии с изменением изгибающего момента по длине арки. Одновременно в несколько раз снизитcя ее металлоемкость.

Результат. Полученные результаты подтвердили эффективность электростатического распыления сухой бетонной смеси с одновременным до увлажнением, что способствует работе капиллярных сил по уплотнению слоёв бетона и изготовлению профилированной прочной оболочки (аналог несъемной усиленной опалубки) из армированного фибробетона.

Вывод. Варьируя формой и размерами поперечного сечения, толщиной оболочки и степенью ее армирования, а также заполняя высокопрочным фибробетоном эту оболочку можно проектировать и изготавливать мостовые арки на различную нагрузку.

106-116 123
Аннотация

Цель. Вопросы, связанные с поиском новых менее энерго- и материалоемких вяжущих, давно стоят на повестке многих мировых экологических форумов, так как карбонатная технология портландцемента влечет за собой загрязнение окружающей атмосферы и среды обитания, да и цена на этот продукт неоправданно растет. На наш взгляд, щелочные цементы могли бы внести свою лепту в развитие строительной индустрии. В рамках настоящей работы получены результаты проведенных исследований, подтверждающие эффективность развития бесклинкерной технологии получения вяжущих щелочного затворения и композитов на их основе с использованием алюмосиликатных добавок, как природного, так и техногенного происхождения.

Метод. Методы электронной микроскопии и дифференциально-термического анализа позволяют изучить природу компонентов и процессы формирования структуры цементного камня. Отходы цементной промышленности обладают соответствующим гранулометрическим и химическим составами. Алюмосиликатная минералогия исследуемых порошков подтверждает их соответствие готовой сырьевой смеси портландцементного клинкера, что является ключевым моментом возможности их эффективного использования.

Результат. Проведенные дифференциально-термические анализы подтвердили присутствие следующих фаз в составе цементного камня на вяжущих связках «цементная пыль – щелочной активатор» цеолитовых, кальцита, слюды типа мусковит, монтриллонита, оксид магния, сульфоалюминатов кальция, структуры эттрингита, гидрохлоралюмината кальция, гидросиликатов кальция, гидрида силиката кальция.

Вывод. Полученные закономерности процессов формирования структуры вяжущей связки «отходы цементной промышленности – Na2SiO3» позволят трансформировать данные разработки для создания прочных и долговечных искусственных строительных композитов, конкурирующих с бетонами на портландцементе.

117-132 119
Аннотация

Цель. На основании теоретических результатов, полученных в [17], в настоящей статье проведён анализ влияния различных конструктивных параметров на собственный вес и стоимость металла шпренгельных балок с двумя стойками. Необходимо получить оптимальный параметр, позволяющий уменьшить расчётный изгибающий момент в сечении шпренгельной балки с двумя стойками.

Метод. Путём выравнивания изгибающих моментов в различных расчётных сечениях шпренгельной балки обеспечивается уменьшение внутренних силовых факторов.

Результат. Составлено соответствующее уравнение оптимизации параметров балки и получена формула для определения оптимального параметра конструкции в целом. На примере числовых вычислений показано уменьшение расчётного изгибающего момента на 14% по сравнению со шпренгельными балками без оптимизации.

Вывод. Предлагаемые методика и алгоритм свидетельствуют об эффективности и рациональности полученного оптимального параметра конструкции.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-6185 (Print)
ISSN 2542-095X (Online)