В учебном пособии приведены основные сведения о методах и средствах инженерных исследований, которые используются для неразрушающего контроля трубопроводных систем. Изложены базовые методики измерения характеристик трубопроводных систем. Представлены основные направления автоматизации измерений и подходы к построению и эксплуатации гибких измерительных систем, средств неразрушающего контроля и диагностики.
Пособие подготовлено в рамках развития Центра компетенций «Газпром - МГТУ им. Н.Э. Баумана», направленного на реализацию основных и дополнительных профессиональных образовательных программ подготовки специалистов, магистров и бакалавров в интересах ПАО «Газпром».
Для студентов высших технических учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки 11.03.04 «Конструирование и технология электронных средств» (уровень бакалавриата) и изучающих дисциплину «Научно-исследовательская работа студента: производственная практика».
Материалы учебного пособия имеют свободный доступ, их можно читать, загружать, копировать, распространять, печатать и ссылаться на их полные или частичные тексты с указанием авторства без каких-либо ограничений. Тип лицензии CC: Attribution 4.0 International (CC BY 4.0).
Монография посвящена разработке акустических средств для измерения скорости звука, затухания и удельного волнового сопротивления, а также методам определения солености, плотности по акустическим характеристикам водных сред. Даны оценки неопределенности измерений входных параметров, включая температуру и давление, при расчете солености, плотности. Анализируются методы измерения скорости звука и приведены сравнительные характеристики выпускаемых в мире и разработанного авторами профилографа скорости звука ИСЗ-1 (измерителя скорости звука). В монографии часть материала посвящена лабораторным и натурным испытаниям и исследованию динамических характеристик профилографа скорости звука. Приведены примеры работы прибора в экспедиционных условиях. Рассмотрено направление развития акустических приборов для исследования водной среды in situ.
Лазерный ионный источник является универсальным плазменным источником для получения широкого спектра многозарядных ионов. Для получения ионов газа применяются мишени, химический состав которых содержит атомы газа. В результате испарения мишени сфокусированным лазерным лучом происходит скачок давления в вакуумной камере. Давление атомов газа зависит от массы испаренного вещества, частоты повторения лазерных импульсов, химического состава мишеней, объема вакуумной камеры, скорости откачки насоса. Приведены оценки давлений в вакуумной камере в одиночном и в периодическом режимах работы лазера с частотой 1–10 Гц для плотности мощности 1011–1012 Вт/см2. При работе лазера с частотой 1 Гц давление в вакуумной камере находится на уровне остаточного давления в вакуумной камере 210-6 Па. С увеличением частоты происходит рост минимального давления, так как вакуумный насос не успевает производить откачивание атомов газа до следующего лазерного импульса. При частоте 10 Гц минимальное давление в вакуумной камере увеличивается на несколько порядков. Приведена схема вакуумной системы лазерного ионного источника на основе турбомолекулярных насосов со скоростью откачки 700 л/с.
Изложен материал в объеме традиционной программы раздела физики макросистем в рамках курса общей физики для физико-математических и инженерных направлений подготовки (уровень бакалавриата). Рассмотрены основы молекулярно-кинетической теории Максвелла – Больцмана. Общие законы термодинамики, сформулированы в рамках феноменологического подхода с последующей молекулярно-кинетической интерпретацией. Получены следствия из этих законов в применении к идеальным газам, реальным газам в модели Ван дер Ваальса, равновесному излучению, системам с равновесными фазами. Приведены результаты элементарной теории и опыта для поверхностных явлений и явлений переноса.
Рассмотрены теоретические основы очистки сточных вод от тяжелых металлов под воздействием лазерного излучения. Показана возможность осаждения ионов тяжелых металлов путем перевода их в гидроксиды и гидрокарбонаты в результате химических преобразований веществ под действием кавитации. Объектом исследований является причина химических преобразований веществ в процессе кавитации. Предмет исследований – природа эффекта люминесценции, сопровождающего процесс развитой кавитации. При проведении исследований использован экспериментальный метод совместной синхронизированной фиксации импульсов давления и светоэмиссии при разрыве и коллапсе кавитационных каверн объемной жидкости с помощью двухканального запоминающего осциллографа. Экспериментально доказано возникновение соновспышек при расширении каверн в жидкости, что не подтверждает гипотезу о тепловой природе сонолюминесценции.
Цель исследований заключается в рассмотрении некоторых вопросов теории вихревых насосов, являющихся основными, и частной теории рабочего процесса на базе подходящей модели явлений, происходящих в нем. Вихревые насосы являются неотъемлемой частью различных отраслей промышленности: химической, нефтегазовой, атомной теплоэнергетики, морской, сельскохозяйственной включая водоснабжение. В статье рассматриваются вопросы конструкции вихревых насосов, а также связь кинетических и энергетических параметров в процессе их работы. Несмотря на значимые научные достижения в области разработки различных конструкций насосов данного типа, существуют разногласия в научно-практической деятельности при объяснении основных принципов их работы, что является предметом наших исследований. В статье подробно описываются принципы работы вихревого насоса и обсуждаются общие аспекты теории его рабочего процесса. Рассматриваются пути передачи энергии колеса жидкости, перемещающейся в рабочем канале вихревого насоса. Представлены энергетические зависимости для движения жидкости в рабочих полостях насоса. Получено соотношение, которое показывает, что повышение давления в боковом канале определяется только энергетическими потерями в струйке жидкости, и выводится критерий, который связывает полезный эффект насоса с энергетическими потерями.
Необходимость развития моделей и методов расчета нестационарных течений газа и жидкости с концентрированной завихренностью обусловливается широким распространением такого рода течений в природе и технике.
Рассматривается численное моделирование формирования вихревого кольца, его распространения и взаимодействия с плоской преградой, ориентированной по нормали к направлению перемещения кольца. Обсуждается построение модели виртуального генератора вихревых колец и выбор комплекса параметров, описывающих генерирующий импульс (продолжительность импульса и его амплитуда).
Расчетная область состоит из внутренней области генератора вихревых колец и область внешнего пространства за его срезом, в которой происходит формирование и движение вихревого кольца.
Для численных расчетов применяются нестационарные уравнения Навье–Стокса в осесимметричной постановке, для дискретизации которых используется метод конечных объемов.
Для моделирования течения, образующегося при движении поршня в трубе,
на левом торце генерирующей трубки используются нестационарные граничные условия, описывающие изменение массового расхода во времени.
Приводятся распределения давления по преграде и изменение продольной силы, действующей на преграду, во времени, а также изменение характеристик вихревого кольца при его взаимодействии с преградой.
Результаты численных расчетов сравниваются с данными физического эксперимента. Приводится качественная картина течения, возникающего при приближении вихревого кольца к стенке, а также обсуждаются ключевые особенности потока и критические точки, которые формируются при взаимодействии вихревого кольца со стенкой.