УДК 621.391
Гуляев К.Д., Каптур В.А., Тихонов В.И.
Принципы организации адаптивного взаимодействия открытых систем
С. 7–15.
Ил. 6. Табл. 2. Библиогр.: 22 назв.
Разработаны принципы адаптивного взаимодействия открытых систем, которые минимизируют служебный трафик и обеспечивают интеграцию разнородного трафика в конвергентных телекоммуникационных сетях. Использована методика сравнительного анализа достижений и нерешенных проблем в известных концепциях NGN. Выделены три будущих поколения сетей NGN, которые имеют определенные стадии развития и внедрения ключевых технических идей и технологий. Определено, что предполагаемая технологическая платформа NGN с пакетной коммутацией имеет признаки второго будущего поколения сетей. Ожидается, что достижением этого поколения будут высокие показатели качества сервиса, а нерешенной проблемой останется чрезмерная нагрузка сетевого оборудования и каналов связи служебным трафиком. Для сетей NGN третьего будущего поколения предложены новые принципы адаптивного взаимодействия открытых систем, которые существенно уменьшают нагрузку сетей служебной информацией и обеспечивают гибкий механизм интеграции разных типов трафика. На основе предложенного многоцелевого сетевого мета-протокола целесообразно объединить методы пакетной коммутации и быстрой коммутации каналов в сетях третьего будущего поколения.
УДК 536.46:532.517.4
Аскарова А.С., Болегенова С.А., Максимов В.Ю., Бекмухамет А.
Исследование конвективного тепломассопереноса в турбулентных течениях при наличии горения
С. 16–23.
Ил. 9. Табл. 1. Библиогр.: 8 назв.
С использованием современных численных методов проведено комплексное теоретическое исследование конвективного тепломассопереноса в трехмерных течениях высокотемпературных реагирующих сред в областях реальной геометрии. Исследованы процессы тепломассопереноса при горении пылеугольного топлива на примере камеры сгорания БКЗ-75 Шахтинской ТЭЦ с применением технологии 3D-моделирования на основе решения дифференциальных уравнений турбулентного реагирующего течения. Получены новые результаты по разработке современных методов теоретического, математического и компьютерного моделирования для изучения процессов турбулентного тепломассопереноса в высокотемпературных средах при наличии физико-химических превращений. Получены распределения составляющих вектора полной скорости в различных сечениях камеры сгорания, приведена зависимость вектора полной скорости по высоте топочной камеры, получены профили температуры и распределение ее по высоте камеры сгорания. Установлены минимальные и максимальные значения приведенных величин, показана динамика изменения указанных характеристик в объеме исследуемой топочной камеры.
УДК 621.577 + 697.1
Безродный М.К., Притула Н.А.
Оптимальные характеристики грунтовых теплообменников для теплонасосных систем теплоснабжения
С. 24–29.
Ил. 3. Табл. 1. Библиогр.: 11 назв.
Исследованы характеристики грунтовых теплообменников для теплонасосных систем теплоснабжения. Получено оптимальное соотношение между характеристиками грунтового теплообменника (длина трубы одного контура, диаметр трубы, скорость движения теплоносителя) при заданных условиях его применения (интенсивность отбора теплоты от грунта, теплофизические характеристики теплоносителя, температурные условия работы теплонасосной системы). Приведенные оптимальные характеристики грунтового коллектора позволяют обеспечить оптимальную степень охлаждения соляного раствора в испарителе теплового насоса и тем самым способствуют получению минимальных удельных затрат электроэнергии на теплонасосную систему в целом. Полученные оптимальные характеристики грунтового теплообменника зависят в основном от типа почвы, слабо зависят от теплофизических характеристик теплоносителя и практически не зависят от температурных условий работы теплонасосной системы.
УДК 621.039.50
Гальченко В.В., Мишин А.А., Рабченюк Н.М.
Анализ влияния допусков и посадок при изготовлении ТВСА ВВЭР-1000 на характеристики активной зоны в стационарных и переходных режимах работы реакторной установки
С. 30–36.
Ил. 8. Табл. 2. Библиогр.: 11 назв.
Рассмотрен подход обоснованного увеличения или уменьшения размножающих и/или поглощающих свойств топлива и стержней СУЗ с учетом допусков и посадок на изготовление ТВС. При выполнении работ, связанных с анализом аварий на энергоблоках АЭС, используется подход, базирующийся на формировании консервативных начальных и граничных условий. В качестве консервативных граничных значений (отклонений) параметров состояний систем и оборудования реакторной установки выбирают их проектные либо эксплуатационные условия. При этом выбирают значения параметров, приводящие к наихудшим, с точки зрения удовлетворения критериям приемлемости, последствиям рассматриваемого исходного события. В настоящее время достаточно обоснованным является формирование консервативных начальных условий для кодов, решающих теплофизические задачи. Но касательно установления консервативных параметров для кодов, использующих трехмерную кинетику активной зоны, возникают определенные трудности, поскольку нейтронно-физические параметры рассчитываются кодом самостоятельно, в зависимости от заданных входных данных. Возможность консервативного задания начальных условий лежит в плоскости подготовки макроскопических малогрупповых сечений взаимодействия. Результаты работы свидетельствуют о принципиальной возможности влияния допусков и посадок при изготовлении ТВС на ее размножающие свойства.
УДК:532.6; 539.2; 539.6; 541; 669; 536.7
Ерошенко В.А., Ярош Т.Л.
Синтез жидкостей с большим значением температурного коэффициента поверхностного натяжения – императив в эпоху всеобщего энергосбережения
С. 37–49.
Ил. 5. Табл. 1. Библиогр.: 37 назв.
Кратко рассмотрена сущность нового научно-технологического направления “термомолекулярная энергетика”, где в качестве нового рабочего тела используются гетерогенные лиофобные системы (ГЛС) “капиллярно-пористая матрица + жидкость”, обладающие огромной свободной поверхностной энергией и с помощью которых можно эффективно накапливать, рассеивать и преобразовывать энергию в термомеханических системах. Показана важная роль величины температурной производной поверхностного натяжения жидкости ds/dT при выборе функционального назначения ГЛС для создаваемой энерготехники. На примере прямого термодинамического цикла показано решающее влияние параметра ds/dT на величину термического КПД цикла и его термодинамическую компактность. Величины указанных параметров цикла растут при увеличении значения ds/dT, а это означает, что синтезируемые жидкости с требуемыми поверхностными свойствами (s и ds/dT) обеспечат экономию топлива и конструкционных материалов при разработке двигателей, аккумуляторов и диссипаторов энергии. Анализ литературных данных по поиску таких жидкостей показал настоятельную необходимость синтеза жидкостей с широким спектром значений ds/dT, что позволит создавать высокоэффективную энерготехнику на базе принципов термомолекулярной энергетики.
УДК 681.5.015.8:519
Голинко И.М.
Оптимизация цифровых систем управления с ПИ-Д и И-ПД-регуляторами
С. 50–58.
Ил. 10. Библиогр.: 14 назв.
Рассматривается алгоритм оптимизации цифровой системы управления с ПИ-Д и И-ПД-регуляторами по интегральным показателям качества. При разработке алгоритма использованы численные методы, методы оптимизации динамических систем и теории цифрового управления. Предложенный алгоритм позволяет проводить параметрический синтез цифровых модификаций пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) регулятора за интегральными показателями качества без этапа аппроксимации динамических свойств объекта управления, что позволяет уменьшить погрешность моделирования системы управления за счет исключения этапа аппроксимации. Численно исследована взаимосвязь интегральных критериев качества с характером переходных процессов в системе управления. Показана зависимость качества переходных процессов от канала влияния и модификации ПИД-закона регулирования. Проведен анализ влияния неидеальности ПИД-регулятора на качество переходных процессов в системе управления. Рассмотрены примеры реализации предложенного алгоритма при моделировании переходных процессов в системе управления. Алгоритм может использоваться разработчиками систем автоматического управления для оптимизации цифровых систем управления.
УДК 621.315
Кондратенко Н.Р., Снигур О.А.
Интервальная нечеткая кластеризация на основе альтернативных критериев качества
С. 59–66.
Ил. 6. Табл. 1. Библиогр.: 15 назв.
Исследуется ряд критериев качества кластерного анализа (критерий Квона, Хие-Бени, индекс разбиения) в их связи с уровнем нечеткости. Обнаружен характер изменения исследуемых критериев в зависимости от изменения уровня нечеткости. Предлагается метод интервальной нечеткой кластеризации типа 2 с использованием комбинации трех критериев качества. Степени принадлежности объектов к кластерам представлены в виде интервалов, что позволяет сохранить полноту информации о множестве их возможных значений, а также уменьшить влияние каждого отельного критерия на неопределенности, отражающиеся в результате. Последнее достигается нахождением области пересечения интервалов значений уровня нечеткости по каждому из исследуемых критериев. Устойчивость решений к наличию аномальных наблюдений в исследуемой совокупности данных обеспечивается использованием метода робастной кластеризации РСМ. Проанализирована ширина интервала степеней принадлежности, полученных предложенным методом, в случае наличия в исходных данных шумов или аномалий. С помощью предложенного подхода решена задача кластеризации стран мира по показателям человеческого развития.
УДК 517.977.55
Копец М.М.
Задача оптимального управления сингулярной линейной системой с сосредоточенными параметрами
С. 67–72.
Библиогр.: 7 назв.
Рассмотрена линейно-квадратичная задача оптимального управления сингулярной линейной системой с сосредоточенными параметрами. С использованием преобразования подобия сингулярной матрицы исходная система представлена в виде двух подсистем. К преобразованной задаче применяется метод множителей Лагранжа. В результате такого подхода получены новые системы уравнений Эйлера–Лагранжа. Установлены достаточные условия, при выполнении которых оптимальное управление является единственным. Также предложен вывод матричных дифференциальных уравнений Риккати для упомянутых выше подсистем. Доказана симметричность матричнозначных решений уравнений Риккати. С помощью решений этих уравнений получена формула для вычисления минимального значения критерия оптимальности.
УДК 519.6
Новикова П.А., Новиков Ю.Л., Томашевский В.Н.
Модель мотивации обучения личности
С. 73–86.
Ил. 5. Табл. 2. Библиогр.: 8 назв.
Проанализировано влияние мотивации на обучение и успеваемость студентов. До настоящего времени не достигнуто еще теоретической определенности и однозначности представлений о явлении мотивации. В работе рассмотрены несколько подходов к определению мотивации и ее составляющих. На основе проведенного анализа подходов предложена концепция адаптивного дистанционного обучения, сочетающая практические рекомендации по модели Дж. Келлера и представление учебного материала с учетом текущего психоэмоционального состояния отдельного студента. Предложена модель, использующая мотивационные компоненты при построении траектории адаптивного дистанционного обучения. Эта модель позволяет определить текущее состояние студента с помощью несложного тестирования, на основе которого ему предлагается выполнение задач такого рода, которые на данный момент являются наиболее приемлемым для выполнения студентом. Таким образом, достигаются более комфортные индивидуальные условия обучения каждого отдельного студента, а также улучшается общая успеваемость за счет того, что студенты выполняют контрольные и тестовые задания только тогда, когда они эмоционально к ним готовы и, соответственно, показывают лучшие результаты.
УДК 519.226, 330.322
Терентьев А.Н., Бидюк П.И., Коршевнюк Л.А., Просянкина-Жарова Т.И.
Анализ инвестиционных и социально-экономических процессов методами моделирования ограниченных множеств данных
С. 87–93.
Ил. 4. Табл. 7. Библиогр.: 8 назв.
Выполнен анализ развития региона Украины с использованием статистических данных. Рассмотрены особенности построения математических моделей для анализа, а также кратко- и среднесрочного прогнозирования региональных макроэкономических процессов. Предложены подходы для построения моделей на коротких временных выборках с использованием современных методов интеллектуального анализа данных – метода главных компонент, байесовских сетей и трендовых полиномов. Приведены примеры построения прогнозирующих моделей для прогнозирования валового регионального продукта и уровня инвестиций Черкасской области на кратко- и среднесрочные периоды. С использованием созданных моделей построены три сценария роста ВРП Черкасской области – оптимистический, умеренный и пессимистический. Показано, что даже при умеренном сценарии в период до 2015 г. в область направляется объем инвестиций в основной капитал, достаточный для обеспечения простого воспроизводства, а в 2020 г. может достичь уровня расширенного воспроизводства. Приведено описание использованных методов.
УДК 621.391+512.64
Скуратовский Р.В.
Метод быстрого таймерного кодирования
С. 94–101.
Библиогр.: 10 назв.
Разработан статистически-ориентированный метод сжатия данных, который использует специальную весомую функцию, с применением нетрадиционного таймерного кодирования со сжатием, которое имеет на порядок меньшую функцию сложности. Сделаны необходимые оценки сложности. Предложены метод множественной системы меток для сжатия данных и метод совместного разархивирования набора текстов из одной отрасли знаний, который также применяет множественную систему меток для набора текстов, которые объединяются в сплошной архив. Доказано, что общее разархивирование эффективнее по количеству операций и, как следствие, по времени. Основой для принципиально нового метода применения таймерной метки в архивировании является впервые предложенный принцип использования множества меток, которые образуют смещение над другим большим алфавитом, метки однозначно отвечают блокам слов в тексте, которые имеют относительно большой размер m. Впервые использован принцип самообучения системы, который отличается тем, что применяется на следующем этапе после нахождения метки для первого блока. Сделаны вероятностно-статистический анализ и оценка эффективности указанных принципов и методов. Указанные методы применяются совместно со скоростными таймерными счетчиками, имеют патенты на изобретения в Украине и России. Они допускают виртуальную программную реализацию.
УДК 004.413:338.5
Хоменко В.А.
Метод оценки повторно используемых компонентов программного обеспечения
С. 102–107.
Ил. 8. Библиогр.: 12 назв.
Предлагается метод оценки компонентов программного обеспечения – кандидатов в повторно используемые компоненты, который позволяет автоматизировать получение значений их свойств, существенных с точки зрения повторного использования, на основе прямо измеряемых метрик. Для реализации метода предлагается создание двухуровневых моделей “свойство–метрики”, которые бы дали возможность вычислять значения свойств на основе значений прямо измеряемых метрик. В результате анализа аспектов компонентов программного обеспечения на основе на основе 3С-модели “концепция–конструкция–контекст” построена онтология соответствующих свойств. Для построения и исследования моделей свойств предложена методика, которая включает накопление эмпирических данных в процессе экспертной оценки, уточнения зависимостей моделей с использованием статистического анализа и моделирования работы вычислителя свойств. Предлагаемый метод дает возможность снизить затраты на оценку программного обеспечения при его отборе для создания повторно используемых компонентов в процессе несистематического повторного использования.
УДК 621.315
Богушевский В.С., Антоневич Я.К.
Прогнозирование температурного режима ванны плавильной печи
С. 108–113.
Ил. 2. Табл. 1. Библиогр.: 15 назв.
На основании системного рассмотрения явлений теплопереноса в плавильной печи получены соотношения по кинетике переходного процесса скорости изменения температурного возмущения ванны от введения твердой металошихты. С использованием экспериментальных данных и соотношения теории подобности, на основе физического моделирования найден общий вид выражения мощности волнового процесса ванны без интегрирования дифференциальных уравнений. Получены критериальные уравнения теплопереноса при развитой турбулентности потока для внутренней задачи. Явления теплопереноса описаны передаточной функцией в виде инерционного звена первого порядка. Модель теплообмена системы ванна–загрузка представлена объектом с сосредоточенными параметрами и использована для прогнозирования температуры. Описанная математическая модель тепловой обработки металлозагрузки в ванне ИТР обеспечивает высокую точность получения расплава заданной температуры. Модель может быть использована в других тепловых технологических процессах, в которых шихта состоит из твердой и жидкой частей.
УДК 621.315
Гондлях А.В.
Уточненный конечный элемент пользователя для моделирования в ABAQUS процессов расслоения многослойных конструкций
С. 114–122.
Ил. 9. Табл. 1. Библиогр.: 11 назв.
На основе соотношений итерационно-аналитической теории разработан и численно реализован в среде ABAQUS восьмиузловой многослойный конечный элемент пользователя (USER_IAT_FE). Конечный элемент позволяет эффективно исследовать процессы нелинейного деформирования и разрушения пространственных многослойных систем. Конечно-элементные модели, построенные на базе разработанного уточненного восьмиузлового многослойного элемента, имеют стойкие показатели сходимости решений как для трехмерных тел, так и тонких плит и оболочек. При исследовании тонких пространственных конструкций отношение толщины конечного элемента USER_IAT_3D к его длине в плане при изгибе может достигать 1/500, а в случае растяжения – 1/1000. Для многослойного USER_IAT_3D КЕ устойчивые показатели сходимости сохраняются при изменении характеристик жесткости слоев на шесть порядков и более, что свидетельствует о возможности моделирования в его основе процессов расслоения. Использование многослойного USER_IAT_3D конечного элемента не ведет к повышению порядка систем развязываемых уравнений по сравнению с использованием стандартных восьмиузловых конечных элементов.
УДК 539.216.2:661.685
Макогон Ю.Н., Павлова Е.П., Вербицкая Т.И., Винар С.А.
Ферромагнитный резонанс в наноразмерных пленках Fe-Pt
С. 123–127.
Ил. 4. Библиогр.: 7 назв.
Изучено влияние фазового состава и структуры наноразмерных пленок Fe-Pt толщиной 10 и 30 нм на их магнитные свойства, в частности на изменение формы линий ферромагнитного резонанса (ФМР). Пленки были осаждены на подложку термически окисленного (слой SiO2 толщиной 100 нм) монокристаллического Si ориентации (001), которая находилась при комнатной температуре. Отжиги образцов проводились в вакууме ~1,3×10 -3 Па в интервале температур 100–900 °С с выдержкой 30 с при каждой температуре. Линии ФМР были получены в магнитном поле, приложенном параллельно плоскости пленки, после отжигов при разных температурах. Установлено, что в пленках после осаждения формируется метастабильная химически неупорядоченная магнитномягкая фаза А1(FePt)ГЦК. Линия ФМР асимметрична, что свидетельствует о негомогенной магнитной структуре фазы А1(FePt)ГЦК. Отжиги пленок в выбранном интервале температур сопровождаются переходом фазы А1(FePt)ГЦК в химически упорядоченную магнитнотвердую фазу L10(FePt)ГЦТ. Процессы диффузионного фазообразования сопровождаются изменением формы линий ферромагнитного резонанса, их интенсивности и асимметрии. Не установлена зависимость процессов диффузионного фазообразования и изменения формы линий ФМР от толщины пленки.
УДК 621.791
Пирумов А.Е., Чвертко Е.П., Шевченко Н.В.
Математическая модель дуговой сварки с короткими замыканиями для построения системы мониторинга качества
С. 128–132.
Ил. 9. Табл. 1. Библиогр.: 5 назв.
Проанализировано влияние основных параметров режима электрической дуговой сварки в среде активных защитных газов: силы тока, напряжения дуги, диаметра и вылета электрода на электрические процессы в сварочной цепи. Определены основные часовые параметры переноса электродного металла, характерные для разных его типов, и показана их зависимость от основных параметров режима. Разработана стохастическая динамическая математическая модель процесса сварки, которая учитывает электрофизические характеристики оборудования, его сварочные свойства, параметры режима сварки и тип переноса электродного металла. Выходом модели являются осциллограммы электрических параметров процесса – тока и напряжения. На основе результатов статистических тестов проведена проверка и установлена адекватность модели. Установлена принципиальная возможность использования модели для построения систем мониторинга процесса электрической дуговой сварки.
УДК 621.002.3:621.89
Роик Т.А., Дорфман И.Е.
Выбор режимов эксплуатации износостойких деталей полиграфических машин на основе анализа пленок трения
С. 133–136.
Ил. 4. Табл. 3. Библиогр.: 7 назв.
Методом порошковой металлургии получены втулки подшипников скольжения на основе отходов сплава АК12ММгН. Проанализированы пленки трения, которые образовались на поверхности исследуемых образцов втулок подшипников скольжения в паре с контртелом из стали 45 (45–48 HRCe) в результате испытаний на трение и износ. Триботехнические характеристики износостойких деталей на основе отходов сплава АК12ММгН определяли по методике трибометрии на установке ВМТ-1. Показано, что новый материал по антифрикционным свойствам преобладает литой материал. С помощью метода растровой микроскопии был получен химический состав спектров из произвольных областей поверхности трения. Следует отметить, что результаты растровой микроскопии коррелируют с исследованными триботехническими характеристиками износостойких деталей. Установлены рациональные режимы эксплуатации материала АК12ММгН: скорость скольжения – 1 м/с, нагрузка на пару трения – 3–5 МПа на воздухе при температуре до 120 °С, при которых достигается высокий и стабильный уровень функциональных свойств новых износостойких деталей полиграфической техники.
УДК 621.357.2
Донченко М.И., Бык М.В., Линючева О.В., Ущаповский Д.Ю.
Ступенчатый гальваностатический режим электроэкстракции меди из сульфатных растворов выщелачивания природной руды
С. 137–143.
Ил. 4. Табл. 2. Библиогр.: 9 назв.
Рассмотрен процесс получения меди из руды, основными медьсодержащими компонентами которой являются карбонаты. Медь выщелачивали из руды, разбавленной серной кислотой, и полученные растворы использовали для электроэкстракции меди. Обоснована целесообразность использования ступенчатого снижения плотности тока электроэкстракции для осаждения меди в виде плотной пластины или фольги со 100 %-ным выходом по току. Проведены теоретические расчеты режима электролиза. Рассчитано, что продолжительность периода не зависит от концентрации ионов металла и определяется выбранной величиной a, электрохимическим эквивалентом металла и плотностью загрузки катодов. Выведены формулы для вычисления снижения концентрации металла при ступенчатом режиме уменьшения тока. Проанализированы причины возможного отклонения экспериментальных параметров от теоретических. Показано, что при осаждении компактной меди потенциал выделения водорода не достигается, а снижение выхода по току становится заметным в сильно разбавленных растворах, где ток восстановления растворенного кислорода становится ощутимым на фоне рабочего тока. Экспериментальные поляризационные кривые позволили определить предельные диффузные плотности тока, которые хорошо согласовывались с рассчитанными теоретически.
УДК 535.024:620.168:678.02:678.5.059
Колосов А.Е., Сивецкий В.И., Сахаров А.С., Сидоров Д.Э.
Физические модели ультразвукового воздействия в жидких композициях эпоксидных полимеров. Часть 1. Физическая модель процесса низкочастотной ультразвуковой кавитации
С. 144–150.
Ил. 3. Табл. 1. Библиогр.: 8 назв.
Проанализированы зарождение и развитие процесса низкочастотной ультразвуковой кавитации в жидком эпоксидном олигомере марки ЕД-20 в зависимости от времени его озвучивания. Осуществлено обоснование физической модели процесса низкочастотной ультразвуковой кавитации в жидких композициях эпоксидных полимеров, что позволяет направленно выбирать эффективные параметры этого процесса (частоту, амплитуду, интенсивность) при одновременном обеспечении структурной целостности озвучиваемых эпоксидных композиций, а также улучшении технологических и эксплуатационных характеристик жидких и затвердевших эпоксидных полимеров на их основе. Предложено определять эффективные значения амплитуды и интенсивности ультразвуковых колебаний путем исследования технологических и эксплуатационных характеристик жидких и затвердевших эпоксидных полимеров. Экспериментально установлен экстремальный характер изменения этих характеристик от параметров ультразвуковой обработки.
УДК 621.762.214:546.814-31
С.В. Нагирняк, Донцова Т.А., Астрелин И.М., Алексеев А.Ф., Романенко Ю.М.
Синтез и характеристика нанодисперсных порошков оксида олова (IV) из оксалата олова (ІІ)
С. 151–155.
Ил. 4. Табл. 1. Библиогр.: 16 назв.
Были синтезированы порошки оксида олова (IV) из оксалата олова (II) термическим методом без и с предварительной химической обработкой. Рентгенофазовым, рентгеноструктурным и электромикроскопическими методами анализа исследована микроструктура образцов. Установлено, что полученные обоими методами порошки имеют тетрагональную структуру типа рутила. Определено, что образец, полученный химическим методом с последующей термообработкой, имеет более пористую структуру, чем образец, полученный термическим методом. Рассчитаны параметры решетки и размер кристаллитов полученных образцов SnO2. По данным микроскопического и рентгеноструктурного методов анализа показано, что размеры полученных порошков лежат в нанометровом диапазоне, которые лежат в диапазоне от 6,9 до 27,4 нм по рассчитанным размерам кристаллитов и от 5 до 50 нм по данным микроскопии.