


Том 7, № 3 (2020)
- Год: 2020
- Статей: 10
- URL: https://journals.eco-vector.com/2313-223X/issue/view/7749
Статьи
Редуцированная модель управления плазменным разрядом в токамаке с железным сердечником
Аннотация
Разработана редуцированная модель для описания временного развития разряда в токамаке с железным сердечником, учитывающая нелинейное поведение ферромагнетика во время разряда. Расчет сценария разряда и программного режима в токамаке сформулирован в виде обратной задачи - задачи оптимального управления. Проведено сравнение методов решения поставленной задачи и осуществлен анализ корректности и устойчивости задачи управления. Предложена модель «квазиоптимального» управления, позволяющая учитывать реальные источники питания. Рассчитаны сценарии разряда для токамака с железным сердечником Т-15.
Computational nanotechnology. 2020;7(3):11-22



Кинематические особенности процесса притирки и определение его основных параметров
Аннотация
В статье изучены кинематические особенности и основные параметры процесса притирки. Определены влияния технологических параметров на формирование поверхностей и на процесс обработки. Для обработки внутренних цилиндрических поверхностей проектирована новая конструкция притирочной головки и показаны графические схемы операций и процесса действующих сил. Для обеспечения нужного давления на поверхность - определены отношения между, осевыми, радиальными и тангенциальными силами резания и воздействия их суммарной сил. Во время кинематического анализа получены геометрические и математические соотношения. Выделенные аналитические выражения могут быть реализованы путем дальнейших экспериментальных исследований и с помощью притирки могут быть использованы в инженерных расчетах технологических параметров процесса переработки. Основные кинематические и динамические параметры процесса включают в себя - угловую скорость, силу трения, линейную скорость, а также линию соприкосновения к кривой и радиус детали. Ход процесса существенно зависит от этих показателей. В зависимости от кинематических параметров, характер износа притирочной головки варьирует, в связи с чем происходит изменения линейной и угловой скорости влияющих на точность, качество и производительность обработки. В большинстве случаев при изучении технологических возможностей процесса характер движения между деталью и смазочным инструментом, а также изменения скорости резания принимаются за основной фактор. Для определения основных параметров процесса притирки с учетом кинематических характеристик обработки вводятся аналитические выражения. Эти выражения используются в инженерных расчетах и позволяют устанавливать оптимальные значения режимов обработки. Для получения требуемой микрометрической чистоты поверхности и точности измерений устанавливаются корреляционные связи между основными параметрами процесса, составляются уравнения равновесия режущих сил и получают аналитические выражения с помощью анализ кинематических и динамических свойств системы.
Computational nanotechnology. 2020;7(3):23-28



Исследование энергетики углеродных нанотрубок безорбитальным методом в рамках теории функционала плотности
Аннотация
В данной работе изучена зависимость энергии связи атомов углерода в нанотрубках от величины диаметра трубок. Для вычисления энергии связи использовался полноэлектронный безорбитальный метод моделирования, развитый нами в рамках теории функционала плотности. Исследованы нанотрубки конечной длины с открытыми концами типа «кресло» (armchair). Диаметр трубок D варьировался от 0,68 до 1,50 нм, а количество входящих в них атомов изменялось от 80 до 320. Были рассмотрены три набора трубок: длина трубок в первом наборе составляла 0,87 нм, во втором - 1,36 нм, в третьем - 1,86 нм. Для первого набора минимум энергии связи (-7,50 эВ) найден при Dmin = 1,22 нм, для второго набора при Dmin = 1,00 нм (-7,62 эВ), для третьего - при Dmin = 1,06 нм (-8,01 эВ), что хорошо согласуется с многочисленными экспериментальными данными.
Computational nanotechnology. 2020;7(3):29-36



Моделирование гидравлических характеристик дренажного клапана и разрывного фитинга авариестойкой топливной системы летательного аппарата
Аннотация
В статье рассмотрены способы определения гидравлических сопротивлений агрегатов авариестойкой топливной системы (АСТС). Дано подробное описание необходимости создания таких топливных систем для современных вертолетов. Разработка таких систем сегодня невозможна без применения технологий математического моделирования, которые позволяют качественно решать вопросы, возникающие в процессе проектирования. Для получения точных результатов исследования необходимо иметь полное описание всех элементов и агрегатов системы. Рассмотрены способы определения гидравлических характеристик элементов АСТС с применением коэффициента сопротивления, справочной литературы и CFD-кодов. В качестве исследуемых агрегатов АСТС в статье были изучены дренажный клапан и разрывной фитинг. Был выполнен гидравлический расчет данных элементов АСТС, приведены результаты моделирования в программном комплексе ANSYS CFX. В качестве результатов расчета разрывного фитинга, также показаны поля распределения давления полного и статического, скорости и линий тока. Рассмотрена экспериментальная установка для валидации результатов, полученных при использовании метода математического моделирования, а также приведена методика проведения натурного эксперимента по определению гидравлического сопротивления агрегата. Подготовлены материалы для включения в одномерную математическую модель авариестойкой топливной системы.
Computational nanotechnology. 2020;7(3):37-44



Концепция моделирования топливной системы с учетом требований сертификации
Аннотация
В статье рассмотрена концепция моделирования топливной системы с учетом требований сертификации. Дано описание безопасной эксплуатации авиационной техники с учетом нормы летной годности. Также представлены методы оценки соответствия сертификации. Разработка концепции моделирования невозможна без методологии построения комплексной математической модели, в которой представлено решение задач с использованием одномерной и трехмерной модели функционирования. Совместный расчет в одномерной и трехмерной постановке позволяет моделировать процесс заправки топливом с учетом работы дренажной системы, сигнализации и процессов управления централизованной заправкой. В качестве результатов расчета продемонстрировано моделирование динамики выработки топлива из баков при отказе одного подкачивающего насоса. Также представлено динамическое моделирование выработки топлива из баков для расчета изменения статического момента топлива и геометрическое моделирование невырабатываемого и несливаемого остатка. В статье проанализированы требования к топливной системе, соответствие которым может быть подтверждено посредством использования комплекса средств математического моделирования.
Computational nanotechnology. 2020;7(3):45-51



Анализ общего уравнения поперечного колебания кусочно-однородной вязко-упругой пластины
Аннотация
В данной статье рассмотрен анализ общего уравнения поперечного колебания кусочно-однородной вязкоупругой пластинки [1]. В настоящей работе на основе математического метода, строится приближенная теория колебания кусочно-однородных пластин, основанная на рассмотрении пластинки как трехмерного тела, на точной постановке трехмерной математической краевой задачи колебания при внешних усилиях, вызывающих поперечные колебания. Общие уравнения колебаний кусочно-однородных вязкоупругих пластин постоянной толщины, описанные в работе [1], сложны по структуре и содержат производные любого порядка по координатам x, y и времени t, и поэтому не пригодны для решения прикладных задач и проведения инженерных расчетов. Для решения прикладных задач вместо общих уравнений целесообразно пользоваться приближенными, которые включают тот или иной конечный порядок по производным. Классические уравнения поперечного колебания пластинки содержат производные не выше 4-го порядка, а для кусочно-однородных или двухслойных пластин простейшее приближенное уравнение колебания является уравнением шестого порядка. На основе аналитического решения задачи строятся общее и приближенное решения задачи, выводятся уравнение колебания кусочно-однородных двухслойных пластин с учетом жесткого контакта на границе между слоями, а также с учетом механических и реологических свойств материала пластинки. Полученные теоретические результаты для решения динамических задач поперечного колебания кусочно-однородных двухслойных пластин постоянной толщины с учетом вязких свойств их материала позволяют более точно рассчитывать напряженно-деформированное состояние пластин при нестационарных внешних нагрузках.
Computational nanotechnology. 2020;7(3):52-56



Математическое моделирование ударных волн и интенсивности до землетрясения
Аннотация
В статье анализируется возникновение землетрясений и горных ударов и их связи происходящими в ядре вулканическими процессами. Приводится математическое моделирование, объединяя происходящих процессов в ядре, возникновения Р-продольных ударных волн и их S-интенсивности до землетрясений. В данной работе рассмотрена, как при помощи математического моделирования можно создать модель происходящих событий и распутать связь сейсмических сигнатур толчков возникающих от сейсмических процессов. Такой метод моделирования позволит создать трехмерное изображение земной коры и показать во взаимодействии тектонических плит как изменяются со временем силы, создающие и толкающие образованный разлом. Для этого необходимо ввести сейсмические данные местности, чтобы модель соответствовала наблюдениям того, как плита деформируется до и во время, и после землетрясения. Это поможет сделать выводы о том, какие силы действуют на границе пластины-плиты, и как она деформируется, передавая информацию колебания наружу, и как в точке соприкосновения одна пластина ныряет в горячую вязкую мантию Земли. В этом полу расплавленном слое твердые породы сочатся и ведут себя неожиданным образом, поэтому понимание общей динамики состояния ядра может помочь определить связь между давлением вдоль разлома до и после землетрясения. Задача воздействия подвижных нагрузок на пласты возникает из ядра земли ударной силой кипящей магмы, топа поверхности кусочно-однородной двухслойной пластины-плиты распространяется бегущая волна вдоль оси x с постоянной скоростью V0 нормальная нагрузка. Удары, исходящие из ядра Земли от происходящего вулканизма, создающие бегущие волны в земной коре описывается итоговой формулой (17). Математическая концепция интерпретации могут быть применены для понятия происходящих событий в ядре определения ударной силы P-волны, интенсивности S-волны и места при прогнозировании природных катастроф на Земле.
Computational nanotechnology. 2020;7(3):57-61



Модели управления процессами сбора данных в сетях интернета вещей с динамической структурой
Аннотация
Сбор данных в сетях с динамической структурой представляет собой сложный процесс, который должен выполняться с учетом требований к безопасности, энергоэффективности и уровню задержек. Цель данного исследования - определение моделей, методов и средств сбора данных для сетей интернета вещей, имеющих динамическую структуру, которые одновременно отвечали бы современным требованиям к сбору данных в таких сетях: скорости сбора, обработки и передачи данных, объемам затрачиваемых энергоресурсов, уровню безопасности передаваемых данных в условиях динамического изменения структуры сетей, а также разработка моделей управления сбором данных, позволяющих эффективно реализовывать данный процесс. Для определения оптимальных моделей сбора данных, удовлетворяющих заявленным требованиям, авторами рассмотрены модели и методы сбора данных в динамических сетях, а также процессы управления данными. Исследование позволило определить наиболее эффективные технологии сбора данных в динамических сетях, к которым относятся Fog-технологии и технологии кластеризации. На основе проведенного анализа авторами разработана модель управления сбором данных, которая дает возможность производить построение и перестройку структур моделей в соответствии с предъявляемыми к ним требованиями и условиями сбора данных. Разработанные модели и методы авторы с успехом реализовали на практике: была разработана и апробирована система сбора данных с крановых комплексов, которая предназначена для работы на производственных площадках. В целом проведенное исследование позволило выявить методы и средства, эффективно решающие задачи сбора данных в сетях с динамической структурой, и продемонстрировать решение данных задач на практике.
Computational nanotechnology. 2020;7(3):62-71



Механизм аномалии заряженных частиц до землетрясения
Аннотация
Рассмотрены некоторые механизмы в виде анализа распространения и происхождения заряженных частиц, участвующих в действующих сил в процессах по переносу энергии, приводящих в сейсмоактивное сильно деформированное состояние, и создающие необходимые условия возникновения землетрясения. Проанализированы результаты мониторинга по регистрации заряженных частиц радиоактивных излучений земной коры в целях прогнозирования землетрясений. При мониторинге, в поведении заряженных частиц наблюдаются отклики на происхождение события - землетрясения, которые находятся на удаленных частях земной коры относительно места регистрации заряженных частиц. В этом случае задействованы широкие горизонты земной коры, где развиты тектонические нарушения, охватывающие не только глубокие слои земной коры, но и проявляющихся в верхних частях разрезов. Эти тектонические нарушения можно рассматривать как сквозные токовые каналы, способствующие переносу энергии из больших глубин. На поверхности земли поведение заряженных частиц целесообразно рассматривать в рамках действия полей геомагнитного и атмосферного электричества. Указанные поля у земной поверхности являются несущим полем, которое обеспечивает особенный перенос не только энергии и вещества. Таким образом, распространение потоков заряженных частиц на значительные расстояния от эпицентра землетрясений, могут быть вызваны несущими полями процессов глубинных изменений.
Computational nanotechnology. 2020;7(3):72-76



Влияние степени основности электродных покрытий на сварочно-технологические свойства сварочных электродов
Аннотация
В настоящей статье приведены результаты исследований по изучению влияния степени основности шихты электродного покрытия BО и температуры плавления Tпл шихты электродных покрытий, состоящих из двухкомпонентной оксидной системы CaO-SiO2 и рудно-минерального сырья Республики Узбекистан на сварочно-технологические свойства сварочных электродов. Определена взаимосвязь между этими показателями, сила линейной корреляции которых оценивалась с помощью коэффициента детерминированности R2. Установлено влияние величины BО на такие свойства сварочного электрода, как разрывная длина дуги, формирование наплавленного металла и образование козырька или чехла на торце электрода. По результатам исследований выявлены рекомендации к степени основности шихты электродного покрытия BО, которые могут быть использованы при разработке составов покрытий электродов для их эффективного воздействия на сварочно-технологические свойства сварочных электродов.
Computational nanotechnology. 2020;7(3):77-84


