Статья: МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПРОЦЕССА ДВИЖЕНИЯ ПАЛЛЕТЫ ПО РОЛИКУ ДИНАМИЧЕСКОГО ТОРМОЖЕНИЯ (2025)

Рассмотрена задача по учету инерционности нагревателя при однопоточном нестационарном методе исследования теплообмена в теплообменных матрицах. Показано, что температура газа на входе значительно отличается от идеальной прямоугольной “ступеньки”. Эта зависимость получена теоретически на основании конструктивного исполнения нагревателя и известных экспериментальных данных без применения эмпирических констант, которые необходимо определять в методических экспериментах. Выполнено сравнение полученных экспериментальных данных с результатами аналитических решений для цилиндра при нестационарном охлаждении и граничных условиях 3-го рода, показано их хорошее совпадение. Описана математическая модель, которая вследствие малых чисел Био (менее 0,1) основана на решении обычных дифференциальных уравнений для температуры проволоки нагревателя. Выполнено численное решение для оценки значения максимального наклона временной зависимости температуры с учетом продольной теплопроводности. Определено, что точность однопоточного нестационарного метода уменьшается при увеличении продольной теплопроводности исследуемой матрицы теплообмена и уменьшении числа Ntu, которое представляет собой безразмерный коэффициент теплоотдачи. Полученные результаты актуальны при исследовании коэффициента теплоотдачи высококомпактных поверхностей теплообмена. Такие теплообменные поверхности широко применяют в различных отраслях промышленности: энергетике, нефтегазовом секторе, транспорте, холодильной технике

Рассмотрены нелинейные, тензорно-линейные и линейные соотношения, связывающие напряжения и деформации в трансверсально-изотропных материалах. По свойствам симметрии структуры трансверсально-изотропные материалы делятся на пять классов и обозначаются (по Шенфлису) как Doo, Dooh, Coo, Coonu;, Coo. Для описания нелинейной связи деформаций и напряжений в трансверсально-изотропных материалах, которые проявляют пластические свойства, получены соотношения с использованием результатов теории тензорных функций. Показано, что для описания пластических свойств трансверсально-изотропных материалов пяти классов достаточно двух видов тензорных функций. При этом использован принцип симметрии, по которому элементы симметрии структуры материала должны содержаться в группе симметрии пластических свойств транверсально-изотропного материала Dooh или Cooh. Для случая симметрии Cooh возможны два варианта представления функции: полиномиальный и неполиномиальный. Упрощенные варианты нелинейной связи деформаций и напряжений являются тензорно-линейными (квазилинейными) соотношениями. Для трансверсально-изотропных материалов соотношения получены из нелинейных функций общего вида. Линейные и упруголинейные соотношения являются частными случаями полиномиальных тензорно-линейных соотношений. Показано, что матрицы податливости трансверсально-изотропных материалов имеют одинаковый вид. Упруголинейные соотношения пяти классов трансверсально-изотропных материалов относятся к одному классу симметрии Dooh. Получено, что группа симметрии пластических свойств каждого трансверсально-изотропного материала равна или выше группы симметрии структуры, а группа симметрии упругих свойств материала равна или выше группы пластических свойств

Приведен расчет кинематики течения материала и силовых параметров операции вытяжки с утонением толстостенных изделий. При формоизменении заготовок из высокопрочных материалов применяют нагрев зоны деформации. Деформируемый материал склонен к упрочнению и разупрочнению (релаксации), т. е. находится в условиях вязкопластичности. При заданной деформации релаксация напряжений зависит от скорости деформации и, следовательно, от скорости вытяжки. Расчет силовых параметров вытяжки проведен с использованием экстремальной верхнеграничной теоремы пластичности, выраженной в мощностях внешних и внутренних сил. Определяющие соотношения получены в соответствии с кинематикой деформирования. Кинематическая схема построена с применением разрывного поля скоростей перемещений в осесимметричной постановке. Поле скоростей состоит из жестких блоков, блока деформаций и поверхностей разрыва скоростей. Определены соотношения для расчета мощностей в блоке деформаций и на поверхностях разрыва. Выполнен расчет силовых параметров операции вытяжки с утонением заготовок из высокопрочных сплавов АМг6 и ВТ6с с нагревом зоны деформации. Построены графики изменения удельных сил вытяжки с утонением в зависимости от скорости проведения операции. Показано, что удельные силы уменьшаются при снижении скорости перемещения инструмента. Отмечено, что уменьшение скорости деформаций способствует снижению уровня потери сплошности материала заготовки

Основное требование к имитационным моделям гусеничных машин для компьютерных тренажеров по обучению управлению машинами и роботами заключается в возможности их работы в режиме реального и близкого к реальному времени, что обеспечивается существенным упрощением кинематики и динамики модели взаимодействия гусеничного движителя с опорным основанием. Приведено описание оригинальной экономичной модели гусеничного движителя с учетом групп траков, расположенных между реальными опорными катками и колесами с помощью дополнительных опорных катков, соединенных с реальными опорными катками и колесами с помощью упругодемпфирующих связей, работающих только на растяжение. Для оценки адекватности разработанной модели в программном комплексе автоматизированного анализа динамики тел “Универсальный механизм” созданы две модели динамики пространственного движения быстроходной гусеничной машины: с использованием разработанной экономичной модели гусеничного движителя и на основе подробной модели гусеничного движителя с учетом пространственной динамики и кинематики каждого звена гусеничного обвода. C помощью данных моделей смоделировано движение гусеничной машины через типовую единичную неровность с регистрацией временных реализаций основных параметров движения подрессоренной массы гусеничной машины. В результате сравнения полученных реализаций установлено, что предложенная экономичная модель гусеничного движителя при существенно меньших вычислительных затратах обеспечивает адекватность, близкую к адекватности подробной модели гусеничного движителя, и может применяться в задачах, в которых экономичность модели является определяющим фактором

Проблемы эффективного использования фильтров связаны с ограниченным ресурсом их работы и необходимостью периодической регенерации при достижении максимально допустимого перепада давления на фильтровальной перегородке. Для увеличения ресурса работы предложены гидродинамические фильтры, сочетающие в себе ряд механизмов отделения твердой фазы, в частности, гидродинамическая сепарация за счет центробежных сил и смыва твердого осадка и фильтрования через проницаемую перегородку. Существует необходимость расчетного определения ресурса работы фильтров такого типа в зависимости от режимных параметров и характеристик очищаемой среды. На основе программного гидродинамического комплекса разработана расчетная модель для определения изменения перепада давления на фильтровальной перегородке с течением времени по мере нарастания осадка твердых загрязнений. Для оценки адекватности расчетной модели экспериментально определено увеличение перепада давления, тем самым подтверждены результаты расчетов. Разработан и создан экспериментальный стенд для испытаний, позволяющий проводить исследования в широком диапазоне режимных параметров фильтра и характеристик очищаемой среды. Выявлено удовлетворительное совпадение результатов экспериментов и расчетных данных. Проведена верификация предложенного машинного моделирования для определения перепада давления на фильтровальной перегородке, что позволяет прогнозировать ресурс работы фильтра, выбор режимных и конструктивных параметров, а также циклов фильтрования и регенерации

Исследовано влияние начальной конфигурации факела распыла капель горючего, формируемого аэродинамической системой распыливания, на равномерность распределения горючего в прямоточной модельной камере сгорания. Аэродинамическая система распыливания состоит из нескольких топливоподающих распылителей, принцип работы которых аналогичен карбюратору. В такой системе распыливания горючее впрыскивается в поток воздуха, проходящий через внутренний канал распылителя. Конфигурация факела распыла воздушно-капельной смеси определяется числом и расположением выходных отверстий. Выполнено численное моделирование двухфазного (воздушно-капельного) течения с использованием специализированного программного комплекса “ГиперКуб”. Процесс горения капель горючего в такой постановке задачи не моделируется, капли полагаются инертными. В качестве варьируемых параметров выбраны конфигурация факела распыла капель, определяемая профилем распределения массового расхода горючего по высоте распылителей, и размер монодисперсных капель. Получены поля распределения скорости потока, траектории движения капель и трехмерные эпюры распределения расходонапряженности массового потока капель в различных сечениях модельной камеры сгорания. В дополнение к качественному анализу характера распределения траекторий капель в объеме камеры сгорания предложена методика количественной оценки равномерности распределения массового потока капель в заданных сечениях камеры сгорания. В качестве критерия выбрано среднеквадратическое отклонение расходонапряженности массового потока капель от его средней по сечению величины. Определена конфигурация факела распыла капель, обеспечивающая наилучшую равномерность распределения капель горючего в камере сгорания

Проектирование камеры сгорания газотурбинного двигателя осложняется наличием большего числа физико-химических процессов, что приводит к существенному увеличению времени разработки. Камера сгорания влияет на экологичность, эффективность, экономичность и надежность газотурбинного двигателя. В связи с этим совершенствование и автоматизация методик проектирования камеры сгорания газотурбинного двигателя становится актуальной задачей. Предложена методика, позволяющая определить параметры кольцевой камеры сгорания на начальном этапе проектирования, когда еще неизвестен ее конструктивный облик. Методика подходит для проектирования камеры сгорания на основе прототипа, в качестве которого выбран двухконтурный турбореактивный двигатель АИ-25, испытанный на стенде в лаборатории Самарского университета. При проектировании, кроме основных характеристик камеры сгорания, таких как потери полного давления, полнота сгорания и коэффициент неравномерности температурного поля на выходе, использован алгоритм вычисления индексов эмиссии на основе статистических данных. Таким образом, разработанный модуль учитывает влияние параметров двигателя на характеристики камеры сгорания, что позволит более обоснованно подходить к назначению параметров узлов при проектировании новых газотурбинных двигателей или модернизации существующих