Известия МГТУ “МАМИ“

Обоснование. В статье рассматривается численное моделирование поперечного обтекания пятирядного трубного пучка коридорного типа воздушным потоком при сопряженном теплообмене. Исследуемая модель характерна для воздухоохлаждаемых теплообменных аппаратов, таких как воздушные конденсаторы, маслоохладители или градирни. Наружная поверхность труб имела температуру, большую, чем температура потока воздуха. Скорость воздуха соответствовала числу Рейнольдса в узком сечении трубного пучка, характерному для теплообменных аппаратов вышеуказанного типа. Результаты численного моделирования определяются качеством расчётной сетки. При этом, чем больше расчетных ячеек и меньше их размер, тем больше вычислительных и временных ресурсов требуется для решения задачи. Вместе с тем, полученные результаты наиболее приближены к натурному эксперименту.

Цель работы — определение уровня детализации расчётной области, при которой возможно получение корректных результатов численного моделирования сопряженного теплообмена.

Результаты. Исследовано влияние количественных характеристик шести вариантов расчётной сетки на значение среднего коэффициента теплоотдачи. Варианты отличались степенью детализации: числом и величиной ячеек (от крупной к мелкой). В каждом случае получены значения среднего коэффициента теплоотдачи, определяемые степенью погрешности численного эксперимента. Указанные данные сравнивались c данными, полученными при решении критериальных уравнений конвективного теплообмена по трем методикам.

Заключение. Определена погрешность нахождения коэффициента теплоотдачи рассмотренными методами. Установлено, что результаты численного моделирования при высокой степени детализации, близки к результатам, полученным при расчёте по методике Бэра. Полученные результаты могут быть полезны при численном моделировании течений в теплообменных аппаратах с поперечным обтеканием трубных пучков.

Обоснование. Промышленные контроллеры в современном мире решают множество разноплановых задач. Одной из основных задач для программируемого логического контроллера является передача данных в другие контроллеры, устройства и системы. Данные могут храниться в самом контроллере, либо могут быть получены с внешних конечных устройств, других контроллеров, датчиков и так далее.

Целью выполнения работы является расширение возможностей промышленного контроллера путём интеграции дополнительных протоколов взаимодействия.

Материалы и методы. В нынешнее время протоколы передачи данных в системах автоматизации, управления и телемеханики играют важнейшую роль, предоставляя возможность обмена данными между устройствами всех уровней автоматизации. Поддержка устройством возможности отправлять и принимать информацию позволяет использовать данные решения в системах, которые требуют аккумулировать, анализировать, обрабатывать и отображать необходимые для системы данные.

Результаты. Результатом исследовательской работы является то, что на основании задачи, связанной с разработкой методики интеграции протоколов взаимодействия в промышленный контроллер, взаимодействие контроллера с внешними устройствами позволяет реализовывать управление механизмами, анализ данных для последующей обработки информации, аккумулирование и обработку данных для передачи в системы верхнего уровня, такие как SCADA системы (supervisory control and data acquisition — диспетчерское управление и сбор данных).

Заключение. В результате проведённого в исследовании анализа предметной области выявлены основные представители протоколов передачи данных, наиболее часто встречающиеся в промышленных контроллерах, обозначены для них назначения и основные особенности. Предложенная в данной работе методика интегрирования протокола взаимодействия в среде программирования контроллера позволяет, следуя определенным правилам, произвести полноценное внедрение нового способа обмена данными.

Обоснование. Насосы с повышенными виброакустическими требованиями весьма востребованы в разных областях как мирной, так и военной техники, в особенности подводной, из-за ужесточения норм звукового загрязнения и развития систем отслеживания аппаратов. Дисковые насосы являются одними из самых «тихих» насосов благодаря своей простой конструкции и отсутствию элементов, вызывающих вихреобразование, но при этом они обеспечивают меньший напор, чем, например, лопастные, из-за чего первые на данный момент изучены не так подробно. Несмотря на это, данные машины требуют оптимизации, нововведений в конструкции и более глубокого анализа в области снижения виброактивности.

Цель работы — исследование виброактивности дискового насоса в полной подстановке с гидродинамикой и твёрдотельным моделированием, оптимизации геометрии проточной части для достижения безотрывного течения.

Материалы и методы. Расчёт представляет собой сопряжения гидродинамического и твёрдотельного моделирования (FSI, Fluid Structure Interaction), производился в программном пакете Simcenter STAR-CCM+, в нестационарной постановке, для гидродинамики выбрана DES (Detached Eddy Simulation) модель турбулентности, были смоделированы виброамортизаторы. Для оптимизации использована программа Heeds.

Результаты. Была получена 3Д-модель всего насоса, спектрограмма виброускорения, поле скоростей в оптимизированной проточной части.

Заключение. Практическая ценность исследования заключается в полученных качественных и количественных данных о виброактивности дисковых насосов, а также в работающем матаппарате оптимизации геометрии проточной части для достижения безотрывного течения в проточной части и максимального гидравлического КПД и, как следствие, достижения лучших шумовых характеристик насоса.

Обоснование. Проблемой при использовании для уплотнения дорожно-строительных материалов вибрационных машин является то, что в процессе вибрирования энергия вибрационного вальца затрачивается на полезную работу уплотнения только в том полупериоде колебаний, когда вибровалец движется вниз. Во второй половине периода колеблющийся вибровалец движется вверх и не производит полезной работы уплотнения на материал. Таким образом, более половины энергии, затрачиваемой на возбуждение вибрации, тратится вхолостую, что повышает энергозатраты и снижает долю полезной работы вибрационной машины.

Цель — повышение эффективности использования энергии вибровозбудителя на полезную работу.

Методы. С точки зрения увеличения доли энергии, затрачиваемой катком на работу по уплотнению материала, необходимо уменьшение «холостой» составляющей части работы по движению вибровальца вверх. Этот принцип реализован в следующей конструкции: вибрационный каток содержит раму и рабочий орган, состоящий из двух вальцов основного вибрационного и дополнительного компенсирующего вальца, шарнирно связанных между собой при помощи двуплечего рычага через опорно-поворотное устройство. В процессе уплотнения на том полупериоде колебаний, в течение которого движение вибрационного вальца происходит вверх, посредством двуплечего рычага через опорно-поворотный узел, усилие передаётся компенсирующему вальцу, который движется вниз и осуществляет полезное воздействие на уплотняемый материал и компенсирует часть потерянной энергии основного вибровальца.

Результаты. Построена схема для моделирования воздействия на опорную поверхность. С учётом построенной схемы определены рациональные массогабаритные характеристики оригинального компенсирующего комбинированного рабочего органа дорожного катка.

Заключение. По результатам проведённого в работе динамического анализа были определены особенности конструкции оригинального рабочего органа дорожной машины, позволяющие выявить его рациональные массогабаритные характеристики. Полученные результаты позволяют в первом приближении рассмотреть конструктивные параметры для создания и производства отечественной высокопроизводительной дорожной техники для устройства автодорог и других транспортных объектов.

Обоснование. В последние годы большое внимание уделяется бесконтактным электрическим машинам, которые имеют достаточно высокий срок службы и не требуют ухода в эксплуатации. Широкое применение находят вентильно-индукторные машины, в частности индукторные генераторы, ввиду простоты конструкции и высокой надёжности. В данной статье рассматриваются явнополюсные вентильно-индукторные машины со звездообразным ротором, а также представлена методика расчёта магнитной цепи. Приведённый подход позволяет повысить точность моделирования процессов электромагнитного преобразования энергии, а также может быть использован при проектировании и оптимизации вентильно-индукторных генераторов для транспортных и стационарных энергетических установок.

Цель работы — представить методику расчёта магнитной цепи явнополюсных вентильно-индукторных машин.

Материалы и методы. Методика расчёта удельных проводимостей в воздушном зазоре и пазовой области с применением метода разделения переменных в ряд Фурье.

Результаты. Проведён обзор явнополюсных вентильно-индукторных машин с различными магнитными системами и конструктивным исполнением. Определены преимущества и недостатки магнитной цепи вентильно-индукторных машин и выбрана наиболее оптимальная конструкция звездообразного ротора, что обеспечивает максимальный коэффициент использования материалов.

Заключение. Представлена методика расчёта магнитного поля вентильно-индукторной машины путём определения удельных проводимостей в воздушном зазоре методом разделения переменных в ряд Фурье.