Статьи в выпуске: 8
Угроза глобального потепления становится очень реальной на наших глазах из-за увеличения выбросов углекислого газа в результате использования ископаемого топлива. Поэтому использование ископаемого топлива, особенно в транспортном секторе, должно быть немедленно прекращено и заменено альтернативными видами топлива, которые являются более экологичными. Целью данного исследования является применение кислородно-водородного топлива в мотоциклах, которые используются ежедневно, для улучшения работы двигателя и снижения выбросов углеводородных газов в атмосферу. В качестве тестируемого двигателя использовался 150-кубовый одноцилиндровый двигатель с искровым зажиганием. Частота вращения двигателя варьировалась от 4000 до 8000 оборотов в минуту, в то время как другие параметры были оставлены на стандартном уровне. Результаты испытаний двигателя с добавлением кислородно-водородного топлива будут сопоставлены со сгоранием бензинового топлива. Результаты показывают, что все рабочие параметры двигателя, включая крутящий момент, мощность и тепловую эффективность, увеличились в среднем на 7,65 %.
Установлены химическая схема протекания процесса окислительной конверсии метана и виды уравнений скоростей отдельных стадий химических реакций. Разработана и реализована математическая модель процесса кислородной конверсии метана в синтез-газ в изотермическом режиме. Использован высокоселективный перовскитоподобный катализатор состава NdCaCoO4 массой 0,1 г. Определение параметров математической модели, т. е. значений кинетических констант процесса получения синтез-газа с использованием указанного катализатора, вызвало необходимость выбора различных вариантов целевых функций и нахождения вычислительных алгоритмов минимизации критериев идентификации экспериментальных и расчетных данных. На основе полученных результатов решена поставленная прямая задача компьютерного моделирования процесса кислородной конверсии метана, получено соответствие экспериментальных и расчетных данных. Из нескольких наборов кинетических констант выбран тот, значения констант которого при подстановке в систему уравнений математического описания процесса получения синтез-газа имели одинаковые тенденции изменения переменных как в объекте, так и в модели, при этом расхождения между экспериментальными и расчетными концентрациями являлись минимальными. Полученные результаты имеют большое практическое значение. В технологии они позволяют оптимизировать химические процессы и совершенствовать используемое оборудование - реакторы, установки и т. п.
Поверхностные свойства оксидов являются важной характеристикой процессов, протекающих на границе диоксид металла/водный раствор электролита. Важной составляющей, определяющей кинетику растворения гидратированных диоксидов, являются кислотно-основные свойства поверхности. Приведены экспериментальные результаты изучения растворения суспензии HfO2 в подкисленных водных электролитах с разной концентрацией хлорида калия. Методом потенциометрического титрования основного раствора щелочью определены кислотно-основные поверхностные характеристики диоксида. Построением потенциометрических кривых установлено влияние кислотности среды на кинетику растворения суспензии HfO2. На основе экспериментальных данных выполнено математическое моделирование процесса и рассчитаны константы кислотно-основных равновесий. Проведены анализ возможных равновесий, устанавливающихся на межфазной границе, и расчет адсорбционных параметров. Установлено влияние рН титруемого раствора на адсорбционные характеристики ионов. Накопление экспериментального материала по моделированию кислотно-основных характеристик гидратированных диоксидов позволяет более полно трактовать физико-химические и химические свойства их поверхности, что может являться вкладом в исследование тонкодисперсных систем
Методами рентгенофазового анализа с дополнительным применением методов повышения разрешения рентгенограмм исследовано фазовое состояние сердцевины и поверхностных слоев сплава на основе титана ВТ6 (Ti-6Al-4V) после закалки в воде и в потоке азота высокого давления. В процессе быстрого охлаждения от температуры 850 ºС (из фазовой (α + β)-области) происходит формирование мартенситной орторомбической фазы (αʺ) и инерметаллидной фазы Ti3Al (α2). Установлено, что объемные доли αʺ- и α2-фазы выше в поверхностных слоях, чем в объеме сплава. При последующем старении объемная доля α2-фазы в поверхностных слоях снижается, в то время как в сердцевине сплава объемная доля этой фазы не изменяется. В процессе нагрева и выдержки под закалку в азоте высокого давления и в воде в поверхностном слое образуются твердые растворы азота и кислорода в α-титане соответственно. После закалки в воде в поверхностном слое обнаружен диоксид титана TiO2, а после закалки в потоке азота высокого давления - фазы TiN, Ti2N
В современных тенденциях развития энергетики водород рассматривается в качестве перспективного энергоносителя. Однако, несмотря на его потенциал, существуют серьезные проблемы, связанные с безопасностью его использования, особенно в условиях утечек. Обоснована методика измерения концентрации водорода в потоке смеси водорода и воздуха с помощью сборки, состоящей из двух термокондуктометрических датчиков. Использование “открытого” датчика, находящегося вдоль потока, и “закрытого” проницаемой сеткой датчика в единой сборке позволило получить набор параметров для вычисления скорости потока смеси и концентрации водорода. Представлена конструкция измерительных сборок и приведены результаты градуировочных экспериментов в диапазоне значений абсолютного давления 0…5 атм, скорости потока 0…1,84 м/с и концентрации водорода 0…100 % (об.). Результаты экспериментов показывают, что, используя показания двух термокондуктометрических датчиков и датчика давления, можно однозначно получить значения скорости потока и концентрацию водорода в смеси с воздухом в месте расположения датчиков. Подобные сборки могут применяться как в лабораторных целях, так и для обнаружения утечек газовых смесей в аварийных случаях
Изучен вопрос возможности получения энергии от ветрогенераторов, установленных в городской черте, а не расположенных изолированно вдалеке от населенных пунктов. Целесообразность интегрирования ветрогенераторов в городскую среду рассмотрена на примере комплекса высотных зданий. Комплекс зданий представляет собой два вертикальных объекта, сужающихся по высоте и расположенных так, что их поверхности являются конструкциями для захвата и вовлечения ветровых потоков в энергогенерирующие установки. Выполнено численное компьютерное моделирование аэродинамических потоков, действующих на башни трех вариантов сечения: от наиболее плохообтекаемого к сечению со сглаженными углами, имеющему наиболее плавные формы. При двух характерных углах атаки проанализировано влияние формы здания на скорость потока, проходимого через ветрогенератор, а также сравнение эффективности расположения установок на различной высоте между двумя башнями. Проведено сравнение по коэффициенту увеличения скорости, как более объективному показателю, учитывающему изменение скорости на подходе к зданию и у ветрогенераторов. Показано, что наиболее эффективно использование наиболее плавных форм объектов, как сохраняющих сравнительные показатели вовлекаемых в энергогенерирующие установки потоков, при этом обладающих наименьшим аэродинамическим сопротивлением
Математическое моделирование позволяет находить оптимальные решения для различных производственных задач. Важный класс таких задач составляют проблемы построения расписаний, заключающиеся в распределении ограниченных ресурсов для выполнения производственных операций и относящиеся к задачам дискретной оптимизации. Особенно важно эффективное планирование работы дорогостоящего оборудования, такого как гибкие производственные линии, которые широко применяются в промышленности для повышения производительности, гибкости и безопасности производства. При управлении ими возникают разнообразные сложные проблемы планирования. Рассмотрена проблема построения периодического расписания гибкой автоматической линии с несколькими роботами без ожиданий и прерываний. Задача состоит в нахождении периодического расписания для роботов, которое имеет минимальную длину цикла. В отличие от работ, в которых задаются некоторые искусственные и упрощенные условия работы автоматической линии, учитываются реальные требования, состоящие в том, что роботы движутся по одному пути и должны избегать столкновения друг с другом. Предложена модификация метода запретных интервалов для построения расписаний с несколькими роботами. Новая модель обеспечивает эффективные расписания для реальных производственных систем. Для демонстрации нового метода представлен численный пример
Описана физико-математическая модель стационарного изотермического квазиодномерного течения двухфазной системы нефть-водный раствор полиакриламида в пористой среде. В основе модели лежит представление о структуре пористой среды в виде системы соединяющихся капиллярных каналов - кластеров, совокупность которых заполняет все пустотное пространство. В кластере рассматривается струйный и четочный режимы течения фаз. Потери давления описываются уравнениями гидравлики с введением дополнительного слагаемого, учитывающего межфазное взаимодействие между флюидами и породой. Разработанная модель позволяет по аналитическим формулам рассчитывать относительные фазовые проницаемости при различных свойствах и концентрациях полимерного раствора. Проведены исследования реологических свойств водного раствора полиакриламида в зависимости от концентрации и температуры. На основе результатов фильтрационных исследований определена зависимость прироста коэффициента вытеснения нефти и фактора остаточного сопротивления от концентрации полиакриламида. С использованием разработанной модели выполнен расчет относительных фазовых проницаемостей при фильтрации нефти с водой и полимерным раствором. Установлено увеличение относительной фазовой проницаемости нефти в области двухфазной фильтрации, обусловленное изменением смачиваемости