Известия МГТУ “МАМИ“

Обоснование. В статье рассматривается проблема повышения энергетической эффективности и долговечности теплообменного оборудования. Особое внимание уделяется улучшению характеристик поверхностей теплообмена теплообменных аппаратов, которые играют ключевую роль во многих отраслях промышленности. Обсуждаются проблематика загрязнения и коррозии поверхностей теплообмена и причины, приведшие к ним.

Цель — анализ влияния ионной имплантации на загрязняемость и коррозионностойкость поверхностей теплообмена теплообменного оборудования.

Методы. В рамках данного исследования применялись методы сравнительного анализа для фиксации изменения состава поверхностного слоя исследуемых образцов. Исследование микротвёрдости проводились в направлении от поверхности в глубину испытуемого образца с помощью прибора Neophot-2 на поперечных металлографических шлифах, вырезанных перпендикулярно имплантации.

Результаты. В ходе исследования были получены данные о изменении микротвёрдости образцов алюминия после имплантации азотом, а также о изменениях структурного состава поверхностных слоёв и повышении устойчивости к коррозии, загрязняемости и длительному воздействию ПАВ.

Заключение. По итогу работы можно сказать, что падение энергетической эффективности в связи с загрязнением поверхностей теплообмена больше проявляется в теплообменных аппаратах, в которых изначально было заложено высокое значение коэффициента теплопередачи. Ионная имплантация не только повышает микротвёрдость и износостойкость материалов, но и препятствует появлению оксидной плёнки, что в свою очередь уменьшает загрязняемость поверхности теплообмена, а также делает поверхность теплообмена менее восприимчивой к длительному воздействию ПАВ.

Обоснование. Современные системы автономного вождения предъявляют высокие требования к качеству детекции и классификации объектов в окружающем пространстве. Радарные системы благодаря устойчивости к неблагоприятным погодным условиям и возможности измерения скорости занимают важное место среди систем обнаружения объектов и препятствий, применяемых в автономных транспортных средствах. Однако работа таких систем может быть затруднена различными техническими проблемами, связанными с шумами, некорректной классификацией и ошибками в определении характеристик объектов.

Цель работы — выявление и анализ ключевых проблем детекции и классификации объектов на основе радарных данных, а также оценка их влияния на безопасность и эффективность работы систем автономного вождения.

Материалы и методы. В работе проведён экспериментальный сбор данных в условиях городского движения с использованием автомобильного радара ARS 408. Для анализа и обработки данных использовались современные программные средства, включая Robot Operating System (ROS). В исследовании применялись метрики оценки качества детекции, такие как IoU, Precision, Recall и F1-score.

Результаты. В рамках исследования разработана методология анализа данных радарных систем, выявлены основные проблемы, возникающие при детекции объектов, включая влияние шумов, ошибки классификации и отклонения в определении размеров объектов. Предложены подходы к оценке качества алгоритмов детекции и проведён сравнительный анализ сходимости данных обнаружения объектов в различных условиях.

Заключение. Результаты позволяют выявить основные проблемы детекции объектов радарными системами и оценить качество текущих алгоритмов. Практическая значимость исследования заключается в анализе слабых мест систем обнаружения объектов и предоставлении данных для улучшения алгоритмов, что может повысить безопасность автономных транспортных средств.

Введение. В насосах перистальтического действия в сжатом рабочем органе может оставаться существенный зазор, из-за чего, в отличие от других объёмных гидромашин, объёмные потери могут оказывать существенное влияние на реальную подачу насоса. Форму зазора определяют приближёнными зависимостями или численными методами, но оба этих подхода имеют свои недостатки.

Цель. Применяя как теоретические зависимости, так и численные методы, определить параметры зазора в сжатом шланге насоса и рассчитать утечки жидкости в насосе.

Материалы и методы. Объектом настоящего исследования является насос перистальтического действия, в котором используется шланг, сжимаемый двумя роликами. Теоретическая подача определялась по существующей теории объёмных гидромашин, через частоту вращения ротора и объём рабочих камер. При этом было принято, что в корпусе насоса шланг имеет форму тора, а для определения формы зазора в области сжатия и величины, на которую объём внутри шланга уменьшается из-за сжатия роликом, был использован программный продукт SolidWorks Simulation. Полученная геометрия деформированного шланга была перенесена в программу вычислительной гидродинамики STAR-CCM+, где были получены поле скоростей в зазоре и зависимость коэффициента сопротивления зазора от числа Рейнольдса. Для окончательного определения утечек в зазоре была использована формула Вейсбаха для местных потерь в зазоре и формула Дарси-Вейсбаха для потерь на трение по длине шланга насоса. Коэффициент Дарси рассчитывался с предположением, что режим течения в шланге насоса ламинарный.

Результаты. Сравнение результатов расчёта с экспериментальными зависимостями показало, что предлагаемый метод расчёта утечек в насосе может использоваться при ламинарном течении и частотах вращения ротора насоса не меньше 100 мин^-1.

Заключение. Использование для определения параметров зазора и расчёта утечек в насосе одновременно теоретических зависимостей и численных методов показало свою эффективность, но для более точных расчётов необходимо учитывать дополнительные факторы, обусловленные тем, что течение в насосе нестационарное.

Обоснование. В любых автоспортивных соревнованиях в целях безопасности применяются какие-либо ограничения на двигатели: по мощностям, объёмам и т. п. Один из видов ограничителей — это воздушный рестриктор, представляющий собой калиброванное отверстие во впускном коллекторе. Наиболее эффективным и разрешённым по условиям соревнований способом увеличения мощности двигателя с рестриктором является установка агрегата турбонаддува.

Цель работы — проведение исследования по увеличению мощности одноцилиндрового, рядного 4-тактного двигателя, с рестриктором на впуске воздуха, путём установки агрегата наддува воздуха.

Материалы и методы. Исследование выполнено с помощью моделирования работы одноцилиндрового, рядного 4-тактного двигателя, с рестриктором на впуске воздуха, и агрегатом наддува. Для упрощения расчёта, рестриктор принимался как прямой диффузор. Расчёт проводился в программном комплексе Ricardo WAVE, который может выполнять сложные расчёты различных систем впуска и выпуска, с рестриктором и без него, с агрегатами наддува и без них.

Результаты. Рассмотрен порядок применения пакета программ Ricardo WAVE для математического моделирования работы одноцилиндрового четырёхтактного бензинового двигателя. С помощью разработанной математической модели проведена симуляция работы двигателя с агрегатом наддува, с рестриктором и без него на основных режимах работы с целью получения его оптимальных характеристик. Научная новизна исследования заключается в выборе и оптимизации длинны входного патрубка и применении рестриктора для улучшения характеристик двигателя.

Заключение. Система агрегата турбонаддува (с рестриктором) четырёхтактного двигателя гоночного болида класса «Формула Студент» показала значительное преимущество перед атмосферным вариантом двигателя. Так, двигатель без турбонаддува имеет 31 кВт и крутящий момент 34 Нм, тогда как двигатель с турбонаддувом показывает характеристики в 40 кВт и 54 Нм, что даёт значительное увеличение динамики гоночного автомобиля. Таким образом, установка агрегата наддува способна не только решить проблемы, связанные с рестриктором, но и значительно улучшить ключевые показатели двигателя.

Актуальность. При замедлении транспортного средства, в особенности на скользком покрытии, возможна потеря устойчивости движения системы электромеханического привода, сопровождающаяся возбуждением автоколебаний с высокими амплитудами. Зарождение автоколебаний возникает при росте скорости скольжения и снижении силы трения. При этом резко повышается динамическая нагруженность системы привода, что может привести к выходу её из строя. Вследствие этого разработка методов подавления автоколебательных явлений оказывается актуальной задачей.

Цель исследования — методами натурных экспериментов проверить работоспособность и эффективность метода подавления автоколебаний в электромеханической системе привода колеса при торможении.

Материалы и методы. Исследование работоспособности и эффективности алгоритма выполнено с применением методов натурных экспериментов.

Результаты исследования. С помощью метода натурных экспериментов установлена работоспособность и эффективность алгоритма подавления автоколебаний при выполнении замедления, который позволяет снизить величины максимальных амплитуд в 6 раз, усреднённых амплитуд в 3–3,5 раза, исключая при этом изменения знака момента при интенсивных замедлениях транспортного средства.

Заключение. Алгоритм подавления автоколебаний можно рекомендовать для практической разработки систем управления замедлением транспортных средств.

Обоснование. Анализ частотных характеристик импульсных преобразователей напряжения необходим на этапе их проектирования с целью обеспечения их устойчивости. Наиболее точные результаты могут быть достигнуты с применением нелинейных динамических математических моделей таких систем. На сегодняшний день построение частотных характеристик импульсных преобразователей напряжения ведётся с применением моделей, созданных в существующем программном обеспечении, использующем для расчёта электромагнитных процессов численные методы решения систем дифференциальных уравнений, что ведёт к накоплению ошибки при расчёте временных зависимостей, а также требует существенных затрат машинного времени для получения результата, так что разработка математической модели, использование которой устраняет указанные недостатки, является актуальной задачей.

Цель работы — разработка нелинейной динамической математической модели преобразователя постоянного напряжения с замкнутой системой автоматического управления с обратной связью по выходному напряжению при воздействии на него измерительных сигналов от анализатора частотных характеристик.

Материалы и методы. Использовались методы математического моделирования электронных цепей, теория дифференциальных уравнений. Расчёт частотных характеристик производился с использованием программы, написанной с использованием языка С++. Также проводилось сравнение результатов, получаемых с использованием предлагаемой математической модели, с результатами, получаемыми с использованием модели в MatLab Simulink и с использованием аналитических выражений.

Результаты. Приведено математическое описание электромагнитных процессов в двухтактном мостовом преобразователе напряжения на интервале неизменности структуры силовой части в аналитической форме. Также приведены нелинейные трансцендентные уравнения, позволяющие рассчитать моменты коммутации вентилей схемы. Рассчитаны частотные характеристики с использованием предлагаемой математической модели и проведён сравнительные анализ с частотными характеристиками, полученными с помощью других методов, подтверждена корректность разработанной модели. Так показано, что скорость расчёта увеличилась более чем в пять раз по сравнению с расчётом, проводимым с использованием модели MatLab Simulink.

Заключение. Результаты, полученные в данной работе, позволяют проводить масштабные исследования частотных характеристик двухтактных преобразователей постоянного напряжения при приемлемой скорости расчёта. Программа расчёта на основе разработанной модели может быть реализована на любом языке высокого уровня, а также на встроенном языке MatLab.