ТРУДЫ НГТУ ИМ. Р.Е. АЛЕКСЕЕВА

Представлены теоретические основы построения алгоритма однопедального управления движением электробуса и результаты виртуального исследования, подтверждающего его энергоэффективность. Методом имитационного математического моделирования исследованы закономерности определения уставок крутящего момента тягового электропривода с помощью только педали хода. Для этого формируются уставки запрашиваемого момента электродвигателя с учетом скорости движения, а также других условий и характеристик транспортного средства. Реализация такого закона позволяет водителю снизить энергопотребление за счет управления машиной, позволяющего двигаться по инерции (накатом) и максимально использовать рекуперативное торможение с минимальным задействованием рабочей тормозной системы. Исследование выполнено в программном комплексе Matlab Simulink. Предложенный закон тягового и рекуперативного крутящего момента тягового электропривода, режима выбега для разработки системы управления тягового привода может быть использован для повышения энергоэффективности электротранспорта.

Рассматривается моделирование сложного процесса деформации грунта под колесом. Для повышения точности расчетов при имитации прочностных свойств грунта выбран метод численного моделирования на базе дискретных элементов. Представлено взаимодействие жесткого колеса (шина имеет рисунок протектора, но не деформируется при контакте с опорой) с несвязным грунтом типа сухой песок. Выделены два совместно протекающих физических процесса под движущимся колесом: осадка грунта и его плоскостной сдвиг. Пятно контакта колеса имитируется в виде жесткого штампа с равновеликими площадями (круглой и эллиптической). Рассмотрены два случая: гладкая поверхность штампа и контактирующая поверхность с геометрическим рисунком. При расчетах учитываются разные соотношения сдвигающей Px и вертикальной Pz нагрузок, действующих на штамп(0,1… 0,8). Результаты расчетов показали, что применение численного метода дискретных элементов позволяет не только рассчитывать параметры контакта, но и визуализировать реальные физические процессы, происходящие в пятне контакта штампа-колеса с грунтом.

Проведен анализ конструкции несущих систем пикапов, данных статистики аварий с их участием и нагрузочных режимов при испытаниях по разным правилам оценки пассивной безопасности. Разработан и обоснован режим нагружения специально для грузопассажирских автомобилей пикапов с учетом воздействия грузов на заднюю стенку кузова автомобиля при фронтальном столкновении. Сравнены преимущества и недостатки двух методов моделирования по данному режиму нагружения – фронтальный удар и салазковое испытание. Моделирование осуществлялось с помощью программного комплекса LS-DYNA. Во время замедления пиковое ускорение груза составляет около 12 g. По результатам виртуального испытания груз внедрялся в кабину на глубину более 1500 мм, полностью уничтожая возле стенки жизненное пространство пассажиров. Требуется разработать конструкции кабины и грузовой платформы, применяя разные материалы, в том числе, композиционные и новые технологии соединений для обеспечения прочности, жесткости задней стенки кабины пикапа, а также пассивной безопасности.

Представлена новая конструкция пневмогидравлического амортизатора с выносной пневмокамерой, обеспечивающей специфическую упругую характеристику, эффективно снижающую амплитуды колебаний при движении транспортно-технологической машины (ТТМ) по неровной дороге, повышая при этом скорость движения по неровностям дороги. Приведены сравнительные графики давления и жесткости упругого элемента амортизатора с учетом выносной пневмокамерой и без нее. Акцент сделан на снижение динамических нагрузок за счет применения выносной пневмокамеры. В качестве оценки колебательного процесса рассматривается двухмассовая колебательная система, учитывающая поведение неподрессоренной массы, которая выполнена в виде математической модели в программной среде MathCAD. Результаты подтверждают эффективность применения нового амортизатора. Проведено компьютерное моделирование свободных колебаний двухмассовой колебательной системы, представлена методика колебательного процесса динамической двухмассовой колебательной системы

Представлен концептуальный проект модернизации системы отвода тепла от парогенераторов (ПМ СПОТ), функционирующей в следующих режимах эксплуатации энергоблока атомной станции (АЭС) с водоводяной реакторной установкой: нарушение нормальной эксплуатации и запроектные аварии. ПМ СПОТ разработан для адаптации проектов российских АЭС к требованиям международных Регуляторов по автономности энергоблоков и с целью повышению автономности. Приведены результаты теплогидравлического моделирования, экономическая оценка LCOE и оценка влияния ПМ СПОТ на коэффициент готовности АЭС. Исследованы надежность элементов ПМ СПОТ и достижение целевых показателей безопасности при эксплуатации системы по прямому назначению. Проведен анализ соответствующих требований международных Регуляторов, дана оценка капитальных затрат на внедрение ПМ СПОТ в проекты существующих АЭС.

Представлены результаты всестороннего аналитического исследования оценки зоны поражения, создаваемой летящим предметом на АЭС при разрушении элемента с высокой потенциальной или кинетической энергией. В рамках консервативного и реалистичного подходов получены явные формулы для построения как частных траекторий полета, так и огибающей всех возможных траекторий с учетом динамического воздействия струи и сил аэродинамического сопротивления. Выполнен оценочный расчет для высокоэнергетической арматуры.
Актуальность работы определяется тем, что в соответствии с апробированной методикой анализа влияния внутренних воздействий оценка перечня отказов из-за воздействия летящих предметов выполняется на основе зоны поражения. Геометрические размеры зоны поражения напрямую влияют на объем зависимых отказов, которые должны быть учтен при обосновании безопасности ОИАЭ в соответствии с ФНП РФ. Полученные результаты рекомендуются для обоснования безопасности ОИАЭ, в частности, при выполнении анализов внутрен-
них и внешних воздействий, анализов проектных и запроектных аварий.

Предложен новый подход к моделированию и анализу поверхностных волн идеальной жидкости, основанный на стохастическом моделировании поверхностных волн, позволяющем генерировать профили поверхности без решения динамических уравнений гидродинамики идеальной жидкости со свободной поверхностью. Стохастическое моделирование профилей поверхностных волн применено для исследования статистики возникновения экстремально больших волн (волн-убийц). Показано, что с помощью статистического моделирования поверхностных волн можно оценивать вероятность их возникновения. Полученные вероятности были сравнены с теми, которые были рассчитаны с использованием численного решения полных уравнений гидродинамики идеальной жидкости со свободной поверхностью. Обосновано, что предложенный подход может быть эффективно использован и для исследования экстремальных трехмерных поверхностных волн в океане.

Исследованы возможности применения алгоритмов компьютерного зрения для распознавания клеток крови на биомедицинских изображениях. В качестве основного инструмента используются искусственные нейронные сети. Выполнена разметка и аугментация анализируемых изображений, подготовлены данные для обучения нейронных сетей, представлено сравнение различных нейросетевых архитектур. Также разработан алгоритм распознавания пересекающихся объектов, основанный на разделении контура объекта на сегменты по ключевым точкам. Приведены результаты работы алгоритмов на реальных изображениях микроскопии крови, выполнено сравнение их эффективности, выделены достоинства и недостатки. Наиболее высокие показатели точности распознавания были достигнуты с применением нейронной сети YOLOv8. Проведенные в рамках работы эксперименты показали эффективность применения нейросетевого подхода для анализа биомедицинских
изображений.

Представлено исследование физических аспектов столкновения двух тел, в результате которого впервые получены прямые зависимости скоростей отскока тел от коэффициента восстановления при нецентральном ударе и определены условия отсутствия отскока при абсолютно неупругом столкновении. Привлечение символьного процессора MathCAD 15 для вывода сложных формул позволило снизить трудоемкость процесса, избежать возможных ошибок ручного вывода и повысить достоверность полученных результатов.