Preview

Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки

Расширенный поиск
Том 49, № 1 (2022)
Скачать выпуск PDF
https://doi.org/10.21822/2073-6185-2022-49-1

ЭНЕРГЕТИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА 

6-13 66
Аннотация

Цель. Целью исследования является освещение полученных данных экспериментальных исследований, методики проведения измерений, а также конструкции лабораторного стенда для проведения натурных испытаний термоэлектрической системы (ТЭС) для неравномерного охлаждения электронных плат.

Метод. Описан экспериментальный стенд и методика проведения измерений лабораторного образца термоэлектрической системы для охлаждения элементов электронных плат. Экспериментальный стенд выполнен на основе на основе измерительного оборудования лаборатории полупроводниковых термоэлектрических приборов и устройств ФГБОУ ВО «Дагестанский государственный технический университет».

Результат. Получены графики зависимости изменения во времени температуры контрольных точек термоэлектрической системы при различных токах питания термоэлектрической батареи (ТЭБ). Определены температурные зависимости тепловыделяющих элементов имитатора электронной платы при их неравномерном охлаждении от параметров ТЭБ и рабочего вещества, а также изменение во времени температуры оболочки емкости с рабочим агентом.

Вывод. В результате натурных испытаний прибора установлено, что применение охлаждающей системы уменьшает температуру тепловыделяющих элементов до приемлемых значений, в частности, при суммарной мощности тепловыделений электронной платы 120 Вт температура источников теплоты снижается до 345 К и 344 К (от 428 К и 396 К). При этом также уменьшается температурный фон, создаваемый тепловыделяющими элементами в близлежащих к ним областям имитатора электронной платы. Оценено расхождение между предварительными и экспериментальными результатами расчетов, которое составило 8 %.

14-24 47
Аннотация

Цель. Целью исследования являлось определение зависимости распределений среднеинтегральных гидравлических сопротивлений и конвективного теплообмена при турбулентном течении в трубах с малыми (короткий канал) и большими (длинный канал) последовательностями полукруглых периодических выступов на основе численных решений систем уравнений Рейнольдса, замыкаюищхся при помощи моделей переносов сдвигового напряжения Ментера, и уравнений энергии на разномасштабной пересекающейся структурированной сетке.

Метод. Методика расчёта, основанная на решениях конечно-объёмными методами уравнения Рейнольдса, замыкаемого при помощи модели переносов сдвигового напряжения Ментера и уравнения энергий на разномасштабной пересекающейся структурированной сетке позволила с приемлемыми погрешностями произвести расчёт средних коэффициентов гидравлических сопротивлений и теплоотдачи в трубе с различными количествами кольцевых полукруглых выступов.

Результат. Проведены аналитические сpaвнения проделанных расчётных соотношений по относительным теплообмену и гидравлическому сопротивлению от количества выступов в каналах с различными значениями относительных высот турбулизаторов h/D, относительных шагов между турбулизаторами t/D, различными значениями критериев Рейнольдса Re, при остальных эквивалентных параметрах, которые показали, в каком случае качественные девиации вышеупомянутых характеристик осуществляются монотонно, а в каком случае — сопровождены экстремумами или перегибами, а также показали случаи качественных изменений расчётных характеристик. C переходoм от 30 выступов к 50 происходят, как правило, лишь количественные различия для относительных параметров гидросопротивлений и теплоотдачи, а их качественные изменения незначительны; с дальнейшим переходом от 50 выступов к 100 незначительными становятся и количественные их изменения.

Вывод. Характер закономерностей распределений среднеинтегральных характеристик потоков и теплоотдачи для канала с выступами различного количества необходимо учитывать для короткого канала. Анализ полученной расчётной информации показал, что при переходе от короткого канала с турбулизаторами к длинному, чаще всего, имеет место увеличение относительного теплообмена и снижение относительных гидравлических сопротивлений, что обосновывает преимущество, с точки зрения интенсификации, теплоотдачи турбулизацией потока последних каналов по отношению к первым каналам.

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ 

25-32 52
Аннотация

Цель. Целью исследования является модернизация конструкции выхлопной системы газотурбинных двигателей (ГТД) с целью снижения аэродинамических потерь, используя численные методы (CFD-методы) моделирования течения выхлопных газов.

Метод. Направления модернизации были выбраны путем рассмотрения картины течения выхлопных газов (отрывных зон течения и вихревых течений) в выхлопной системе при численном моделировании (Computational Fluid Dynamics). Модернизация выхлопной системы заключается в профилировании осерадиального диффузора и изменении конструкции газосборника.

Результат. Профилирование осерадиального диффузора было выполнено, используя численные методы моделирования. Конструкция газосборника была измена на основе технического решения, предложенного В.Б. Явкиным. Было выполнено численное моделирование течения выхлопных газов в модернизированном выхлопном устройстве. Для оценки результатов модернизации в численных моделях модернизированной конструкции и прототипа были определены значения аэродинамических потерь на выходе из осерадиального диффузора и газосборника.

Вывод. CFD-моделирование позволило получить данные о структуре потока выхлопных газов в модернизированной выхлопной системе, увидеть картину распределения скоростей и давлений. Результаты численного эксперимента показали снижение потерь давления по выхлопной системе относительно прототипа на 11%.

33-40 35
Аннотация

Цель. Целью исследования является построение конечно-разностных моделей, с помощью которых можно проводить тестирование изгибных колебаний стержня при различных условиях крепления, решая задачу в частотной или временной области.

Метод. Исследование основано на применении метода конечных разностей и метода конечных элементов.

Результат. Обоснована необходимость применения и предложена методика математического моделирования при конструкторском проектировании радиоэлектронных средств, работающих в условиях динамических внешних воздействий. Проанализированы значимость применения дискретных моделей и особенности их создания для исследования динамики определенных конструктивов электронной аппаратуры. Предложена концепция исследования простых моделей стержневых конструкций для анализа и проверки теоретических положений построения моделей конструкций. Показаны особенности в разработке моделей по расчету собственных форм и частот изгибных колебаний стержней.

Вывод. Оценка вибропрочности и виброустойчивости нестационарных конструкций радиоэлектронных средств возможна методами и средствами математического моделирования, применяемых в качестве тестовых моделей для проверки различных гипотез и теоретических положений при исследовании динамики сложных конструкций и проектировании радиоэлектронных средств.

41-48 63
Аннотация

Цель. Целью исследования является формулирование общих принципов построения и функционирования интегрированной системы электронного документооборота, а также доказательство преимуществ автоматизации документооборота.

Метод. В основе исследования лежат методы работы с электронными документами, поиска, обработки и хранения информации; методы автоматизации делопроизводственных функций.

Результат. Определены потенциальные преимущества систем электронного документооборота: совершенствование документационного обеспечения внутриорганизационных и внешних коммуникаций с целью улучшения регулирования и координации операционной деятельности, взаимосогласования и корректировки управленческих решений. Доказана специфика электронных документов, особенно в части юридической силы, действительности, способов хранения, применения открытых форм и стандартов записи для обмена электронными документами.

Вывод. Широкое применение систем электронного документооборота позволит распространить их функциональное содержание как информационную среду управления, контроля и коллективного взаимодействия. Особую актуальность приобретает юридическое обоснование удостоверения подлинности электронных документов с помощью электронной цифровой подписи или с помощью системы договоров между участниками электронного обмена. Электронные документы имеют физическую и логическую структуру, не совпадают с прежними представлениями о документе.

49-58 45
Аннотация

Цель. Целью исследования является построение и оптимизация компьютерной модели антенны с помощью программных комплексов электродинамического моделирования.

Метод. Исследование основано на методах динамического моделирования.

Результат. В работе получены зависимости ширины диаграммы направленности от кривой антенны Вивальди с зеркальным расположением лепестков. Построены графики зависимости радиусов кривых лепестков и величин раскрыва от ширины диаграммы направленности в двух плоскостях для частот 3 и 24 ГГц. Построены графики зависимости радиуса кривой, раскрыва антенны и нижней высоты антенны от максимального значения ширины диаграммы направленности для частоты 24 ГГц и минимального значения ширины диаграммы направленности для частоты 3 ГГц. Проведена аппроксимация полученных зависимостей для двух плоскостей θ = 900 (плоскость раскрыва антенны) и φ = 0 0 (плоскость перпендикулярная плоскости раскрыва антенны). Путем регрессионного анализа получены аналитические описания и графики зависимостей максимальной ширины диаграммы направленности для 24 ГГц и минимальной ширины диаграммы направленности для 3 ГГц, от радиусов кривых, раскрыва и высоты расположения нижней кривой лепестка антенны.

Вывод. Полученная математическая модель дает возможность получить значения радиуса кривой, раскрыва и нижней высоты лепестков антенны для различных частот, в итоге, построить антенну Вивальди с нужной топологией.

 

59-78 41
Аннотация

Цель. Целью исследования является решение задач построения логиколингвистических (нечётких) моделей управления траекторным движением сложных динамических объектов.

Метод. Для построения логико-лингвистических (нечётких) моделей управления использована теории нечётких множеств и алгоритмов Л.Заде.

Результат. Приведён процесс построения логико-лингвистических (нечётких) моделей управления траекторным движением сложных динамических объектов с использованием теории нечётких множеств и нечётких алгоритмов. В качестве объекта управления в работе использован морской подвижный объект (МПО), функционирующий в неопределённой среде. Показано, что логиколингвистические (нечёткие) модели управления МПО могут быть построены с учётом богатого практического опыта судоводителя, не имеющего специальных знаний, выраженного ими в качественной форме для построения нечётких моделей управления.

Вывод. Логиколингвистические модели управления позволяют обеспечивать движение морского подвижного объекта по заданной траектории с достаточным для практических целей качеством управляемого процесса в условиях различных внешних возмущений и дрейфа параметров управляемого объекта. Применение нечётких алгоритмов управления позволяет существенно сократить затраты машинного времени по сравнению с оптимальным поисковым алгоритмом при допустимом ухудшении качества процесса и обеспечить реализацию процесса управления в реальном масштабе времени.

 

79-86 34
Аннотация

Цель. Целью исследования является определение координат гипоцентра землетрясения с одновременным определением скорости сейсмической волны.

Метод. Исследование основано на использовании фигур четвертого и второго порядка – овала Кассини и гиперболы, фигур второго порядка – эллипса и гиперболы и комбинированного методов, которые позволяют при заданных скоростях сейсмических волн по данным трех сейсмических датчиков, определить координаты гипоцентра землетрясения. При этом скорости считаются априорно известными. По показаниям четвертого сейсмического датчика, и для заданных скоростей сейсмических волн определяется расстояние от четвертого сейсмического датчика до гипоцентра. Повторно, по координатам четвертого сейсмического датчика и координатам гипоцентра, вычисленным по трем сейсмическим датчикам, рассчитывается расстояние между ними. В случае несоответствия скоростей сейсмических волн истинным между двумя расчетными значениями расстояний от гипоцентра до четвертого сейсмического датчика появится невязка. Варьируя скорости сейсмических волн при расчете координат гипоцентра, добиваемся минимума невязки.

Результат. Решена задача определения координат гипоцентра землетрясения с одновременным определением скоростей сейсмических волн. Получены плотности распределения ошибок в определении координат гипоцентра землетрясения и скоростей сейсмических волн.

Вывод. Предложенный метод позволяет увеличить точность определения координат очага землетрясения, а также уточнять значения скоростей сейсмических волн.

СТРОИТЕЛЬСТВО И АРХИТЕКТУРА 

87-94 61
Аннотация

Цель. В статье обоснована необходимость цифрового моделирования аварийного воздействия при исследовании устойчивости здания к прогрессирующему обрушению путем создания имитатора локального разрушения.

Метод. Для обеспечения уникального архитектурного облика проектируемого многофункционального высотного комплекса разработана сложная форма с выемками, в которых располагаются лифтовые шахты. Соблюдается принцип управления конструкции за счет притока внешней энергии. Преобразование энергии и необходимая защита обеспечивается наличием в пространственном каркасе здания уравновешивающих связей около архитектурных выемок, позволяющих стабилизировать состояние сложной системы. Пространственная жесткость конструктивной схемы высотного здания обеспечивается применением симметрично расположенных диафрагм и ядер жесткости, жестких узлов для сопряжения с несущими конструкциями аутригерных систем.

Результат. Алгоритм расчета на прогрессирующее обрушение включает расчет напряженно-деформированного состояния элементов каркаса здания при нормальной эксплуатации. Создается аналог аварийного воздействия путем исключения из расчетной модели несущего элемента, мгновенное удаление которого моделируется усилием с обратным знаком, определенное по результатам расчета в стадии нормальной эксплуатации.

Вывод. Напряженно-деформированное стояние каркаса, возникающее при локальном разрушении, является критерием устойчивости к прогрессирующему обрушению. Исследован вопрос о необходимости и устанавливаемой форме аутригерных этажей применительно к конкретному зданию. Приведена зависимость динамических характеристик при изменении конструктивных решений каркаса уникального здания.

 

95-103 40
Аннотация

Цель. Целью данной работы является разработка методики объективной оценки экологической безопасности строительных объектов и территорий застройки.

Метод. Исследование основано на концептуальном подходе к оценке экологической безопасности строительных объектов и территорий.

Результат. Предложена методика оценки экологической безопасности объектов строительства; определены критерии оценки территории застройки; предложены методы решения проблем застройки территорий и их экологической безопасности. В качестве способа оценки разработан и принят коэффициент «степень концентрации недвижимости». Введены понятия «экологический резерв», «порог экологической безопасности», «диапазон устойчивого состояния», что позволяет достоверно оценить возможности территорий по размещению строительных объектов с различным техногенным потенциалом.

Вывод. Необходимо законодательно закрепить, как обязательную, процедуру оценки «степени концентрации недвижимости» по административным территориям, особенно при планировании строительства жилого фонда по программе реновации, при землеотводе под новое строительство, при оценке воздействия на окружающую среду при проектировании и экспертизе проектов строительства.

104-111 50
Аннотация

Цель. Целью исследования является выявление металлических примесей в мелкодисперсной пыли (PM2.5) в жилой зоне Средняя Ахтуба (Средне-ахтубинский район, Волгоградская область), подвергнутой действию антропогенного фактора (керамзитовые производства) в сравнительной характеристике с условно-чистой зоной (садовое некоммерческое товарищество (СНТ)) по показателям количества частиц (Nч, %) и их массовой доли (D(dч), %).

Метод. Отбор частиц (РМ2.5) с листьев абрикосовых деревьев и приготовление аэрозольных суспензий осуществлялись согласно международных методик. Выявление показателей количества и массовой доли частиц производилось на основании оптического метода по ГОСТу Р 56929-2016.

Результат. Полученные значения по исследуемым показателям проверялись по Ткритерию Вилкоксона и находили на уровне значимости р<0.05. В жилой зоне Средней Ахтубы установлено в 35 раз превышения по массовой доле (D(dч), % частиц (РМ2.5) по сравнению с условно-чистой зоной и незначительное превышение по количеству частиц (в 2 раза)

Вывод. На основании полученных результатов прогнозируются металлические примеси в мелкодисперсной пыли (РМ2.5) в жилой зоне Средней Ахтубы и экологические риски для проживающего там населения. Требуется совершенствование системы защиты городского хозяйства на предприятиях по производству керамзита и др., расположенных в промышленной зоне Средней Ахтубы.

112-121 45
Аннотация

Цель. Целью исследования является разработка методики расчета несущей способности двухслойных армоцементных оболочек на силовые и температурные воздействия в условиях пожара. Указанные конструкции состоят из огнезащитного слоя, выполненного из вермикулитобетона, а также несущего слоя из мелкозернистого бетона, армированного сеткой.

Метод. Решение выполняется в физически нелинейной постановке с использованием деформационной теории пластичности бетона Г.А. Гениева. При получении разрешающих уравнений применяется теория пологих оболочек В.З. Власова. Физически нелинейная задача сводится к последовательному решению упругих задач для конструкции, физико механические параметры которой являются функциями координат x, y, z. Решение выполняется методом конечных элементов в сочетании с методом Ньютона-Рафсона. Учитывается зависимость характеристик материалов конструкции от температуры. Температурное поле предполагается функцией только одной координаты z, и для его определения используется метод конечных разностей.

Результат. Представлены результаты численного моделирования натурных экспериментов в огневой камере для однослойных и двухслойных оболочек. Выявлены некоторые отклонения, обусловленные с одной стороны неточностями эксперимента и погрешностями теории с другой стороны.

Вывод. Обнаружено существенное влияние граничных условий на процесс деформирования конструкции. При закреплении опорного контура по x и y наблюдался выгиб оболочки, что согласовалось с экспериментальными данными, а в случае свободно скользящего опорного контура точки конструкции перемещались исключительно вниз. В целом, совпадение результатов с экспериментальными данными достаточно хорошее, что позволяет использовать методику для расчета реальных конструкций.

122-132 56
Аннотация

Цель. Целью данного исследования является обоснование методики статического расчета легких покрытий сооружений больших пролетов с линзообразными мембраннопневматическими линзами, включающими стойки в отдельных точках пролета, шаговоитерационным методом приращений параметров.

Метод. Исследование предполагает поэтапное применение метода конечных элементов (МКЭ), универсального уравнения состояния газа и усовершенствованной численной процедуры Эйлера-Коши с учетом геометрической нелинейности систем и физической нелинейности упругой работы воздуха в линзах и с учетом последействия избыточного давления воздуха.

Результат. Производится сравнение по жесткости и несущей способности мембранно-пневматических линз, усиленных отдельными стойками, с соответствующими гибкими мембранно-пневматическими линзами классического типа.

Вывод. При наличии стоек наблюдается эффект значительного усиления жесткости и несущей способности линзообразных мембранно-пневматических систем при больших пролетах. Расстояние между стойками вдоль здания можно при проектировании корректировать и тем самым, регулировать эффект усиления системы. Максимальные прогибы усиленной стойками линзообразной мембранно-пневматической системы значительно меньше максимальных прогибов линзообразной мембранно-пневматической системы классического типа при действии расчетной снеговой нагрузки первого и второго предельного состояния.

133-139 44
Аннотация

Цель. Целью исследования является поиск рациональных способов изменения общего расхода энергии, затраченной на производство цемента в пересчете на 1 м3 бетона.

Метод. Для получения достоверных данных применялись экспериментально-лабораторные методы испытания цемента. Результат. Испытания показали, что при постоянной прочности бетона расход цемента на 1 м3 бетона уменьшается с увеличением удельной поверхности вяжущего, особенно значительно в случае шлакопортландцемента. Результаты расчета показывают, что с увеличением удельной поверхности цементов расход общей энергии на их получение, отнесенный к 1 м3 бетона одинаковой прочности, уменьшается, причем наиболее существенно при увеличении удельной поверхности цементов с 300 до 400 м2 /кг и меньше от 400 до 500 м2 /кг.

Вывод. Для снижения энергоемкости бетона, необходимо применять цементы, размолотые значительно тоньше, чем их размалывают на цементных заводах в мельницах открытого типа, несмотря на увеличение расхода электроэнергии. Цементы с высокой тонкостью помола способны сократить цикл тепловлажностной обработки бетонных изделий. Сокращение цикла позволяет увеличить оборачиваемость форм и производительность труда на заводах ЖБИ, а так же дополнительно снизить расход энергии на производство сборных железобетонных конструкций.

140-148 40
Аннотация

Цель. Целевые ориентиры современного строительства требуют поиска и развития новых эффективных технологий. Основная тенденция в строительной архитектуре – это создание зрелищных (здания-символы, предметы соревнований стран) объектов и сооружений, привлекающих внимание людей и пополняющих список уникальных достопримечательностей. Для реализации таких проектов необходимо внедрять высокотехнологичные передовые приемы, которым и является электростатический метод изготовления фибробетона.

Метод. В работе рассматривается новый метод формования изделий и сооружений из фибробетона с помощью электростатики. Важное место в методе занимают физика межфазных явлений, а именно смачивание и капиллярные эффекты. Электростатическое осаждение слоев сухой бетонной смеси на формообразующий каркас происходит с помощью электростатических распылителей.

Результат. Данный метод позволяет экономить цемент, вследствие применения водоцементного отношения, близкого к теоретической величине. Обсуждается вопрос об уплотнении нанесенных слоев сухой бетонной смеси вследствие смачивания водой с поверхностно-активными добавками. В связи с этим рассматривается кинетика заполнения водой сквозных и тупиковых капилляров и другие аспекты новой технологии. Разработано гидрофильное вяжущее с использованием добавки лигносульфоната кальция, позволяющее проявить эффективность метода электростатике в дальнейшем.

Вывод. Процессы смачивания и кинетики заполнения жидкостью капилляров и каналов различной формы между частицами сухой бетонной смеси, а также уплотнение порошковой системы в результате увлажнения позволят реализовать трудные и уникальные проекты в реальность. Разработанный гидрофильный цемент на основе поверхностно-активной добавки ЛСТ (0,25%) способствует эффекту межфазового электростатического сцепления, за счет чего улучшаются свойства фибробетона.

 

149-155 42
Аннотация

Цель. Цементирование нефтяных и газовых скважин на достаточно большой глубине и при высоких температурах достаточно сложный и энергоемкий процесс, требующий использования специального цемента. Обзорный материал по тампонажным цементам подтверждает ответственность выбора этого вяжущего, способного гарантировать безопасный процесс бурения, тампонирования и эксплуатации нефтяных скважин. Приводится классификация тампонажного цемента, ведь известно, что при цементации свободного пространства в скважине, специалисты сталкиваются с различными сложностями, связанными с температурными перепадами, разностью плотностей в земной коре.

Метод. Исследования проводились согласно нормативным документам ГОСТ 310.3-76 Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема; ГОСТ 1581-2019 Портландцементы тампонажные. Технические условия; ГОСТ 310.4-81 Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии.

Результат. Исследованы свойства тампонажного цемента ПЦТ-I-100, для замедления схватывания растворной смеси на 10 – 14 часов, в вяжущую систему вводили с водой затворения добавки замедлители «Сульфацел» и «НТФ». Результаты исследований показали, что использование добавок замедлителей затормозило твердение системы в первые 10 часов, но после схватывания, цементный камень ускоренно добрал недостающую прочность. Водопотребность тампонажного цемента достаточно высокая 33–35%, что является обязательным для получения подвижной растворной смеси с учетом закачки ее насосами в пространство нефтяной скважины

Вывод. Назначение тампонажного цемента подтверждает всю ответственность и важность подбора вяжущей связки тампонирования скважин и определяется различными факторами, и в частности, гидрогеологическим условиями, температурой, уровнем грунтовых вод в пластах земной коры.

156-172 44
Аннотация

Цель. Целью исследования является оценка эффективности шпренгельных балок с двумя стойками.

Метод. Выполняются множество числовых примеров и проводятся вариантное проектирование шпренгельных балок с различными конструктивными характеристиками. Составляются соответствующие таблицы.

Результат. Проведён анализ влияния различных конструктивных параметров на собственный вес и стоимость металла шпренгельной балки с двумя стойками. Составлены различные таблицы, которые показывают эффективность шпренгельной балки с оптимальными характеристиками. Построенные таблицы позволяет делать вывод об эффективности оптимальных параметров шпренгельных балок с двумя стойками.

Вывод. Предлагаемые методика и алгоритм свидетельствуют об эффективности рассматриваемой конструкции. Экономия стали, а также уменьшение стоимости металла шпренгельных балок с двумя стойками по сравнению с обычными балками доходит до 40-50%.

 



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


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