SCI Библиотека

Целью данного исследования являлось изучение алгоритмов расчета калориметрической температуры горения различных видов в условиях доменной плавки. В работе представлены результаты численного моделирования процессов сгорания, включая сравнительный анализ различных типов топлива и динамику горения в доменной печи. Выполнен расчёт низшей температуры сгорания топлива, при которой происходит преобразование продуктов горения в газообразное состояние и их удаление вместе с дымом. На основании имеющихся данных определены коэффициенты перерасчёта расхода воздуха, требующегося для полного сгорания единицы топлива. Установлено, что в условиях дефицита кислорода происходит неполное сгорание топлива, что приводит к его перерасходу и снижению экономических показателей, это актуально для доменных печей, которые составляют до 70% от общего расхода теплоносителей на металлургических предприятиях с полным циклом. Выявлена целесообразность применения попутного нефтяного газа в доменных печах предприятий черной металлургии с точки зрения повышения энергоэффективности и экологичности. Для определения калориметрической температуры горения топлива произведено сравнение численных методов итерации и интерполяции с созданием математической модели, которая позволяет повысить экономические показатели за счёт точности расчетов соотношения температуры, количества топлива и расхода воздуха в зоне горения. На основании эксперимента научно обоснована целесообразность применения газообразного топлива вместо твёрдого или жидкого. Разработанный численный метод реализован в комплексе программ для проведения вычислительного эксперимента с применением современных компьютерных технологий. Программа разработана с применением языка программирования С++ и кроссплатформенной среды Visual Studio, что гарантирует её работу на любой операционной системе. Наличие в программе существующей базы данных, содержащих основные химические показатели газообразного, жидкого или твёрдого топлива, позволяет автоматизировать процесс расчёта.

В данной работе рассмотрено совместное воздействие неустойчивости Кельвина-Гельмгольца и магнитно-гидродинамической неустойчивости на цилиндрический столб расплавленного металла, а также формирование и отрыв жидкой капли от него в зависимости от времени. Метод определения неустойчивости поверхности цилиндрического столба жидкости с плотностью и динамической вязкостью окруженного газовой средой. Целью настоящей работы является определение входных параметров, при которых реализуется микрометровый диапазон длин волн возмущений. Определены условия возникновение и развитие на поверхности жидкого металла тонких жидких прослоек с поверхностно-периодическим рельефом (микроволны) микро- и нанометрового диапазона, возникающего при подаче металлических проволок в зону гетерогенной плазмы электрической дуги в условиях действия неустойчивостей Кельвина-Гельмгольца. Установлено, что для силы тока 100 А и для 300 А сила Лоренца не оказывает никакого влияния на гидродинамику неустойчивости. При скоростях  6 м/с поверхность устойчива и тока 300 А недостаточно для формирования неустойчивости. Для развития МГД неустойчивости необходимы силы тока порядка 1000 А. Определено, что основную роль в разрушении струи на капли играет – возмущение коэффициента поверхностного натяжения, т. е. термокапиллярный эффект.

В работе рассмотрено изучение влияния защитного газа на течение плазмы электрической дуги и расплавленного металла. Представлено моделирование влияния защитного газа на течение плазмы электрической дуги расплавленного металла и разработана математическая модель, описывающая течение плазмообразующего газа внутри устройства, формирующего необходимые направления плазменных потоков для образования капли расплавленного электродного металла необходимых размеров. Установлено, что защитный газ и его давление влияют на скорость истечения газа, а также на формирование и размер капли электродного металла. При увеличении давления защитного газа изменяется время образования и отрыва капли: чем выше давление газа, тем капля имеет меньший объем. Аргон и углекислый газ по-разному оказывают влияние на течение плазмы электрической дуги, длину дуги, формирование и отрыв капли. Изменяя газовый состав, давление и скорость газа можно управлять процессом формирования капли. Определено, что с увеличением расхода газа с 10 до 30 л/мин происходит увеличение скорости истечения газа с 1,2 до 5,2 м/с и уменьшение объема капли расплавленного электродного металла. Объем капли может меняться в среднем на 65 % в зависимости от защитного газа.

На двух конкретных примерах рассмотрен общий подход в математическом моделировании тепловых процессов в контактных зонах тепловыделяющих элементов при разработке и оптимизации различных технологических процессов, систем и устройств. В первом примере рассмотрена математическая модель теплообмена в контактной зоне (металлогибридном термоинтерфейсе) между тепловыделяющим элементом и теплорассеивающим радиатором. Во втором случае рассмотрен и про-анализирован тепловой процесс при обработке материалов связанным алмазным ин-струментом в контактной зоне «алмазное зерно – связующий материал – обрабаты-ваемый материал». Общий подход в моделировании тепловых процессов в контактных зонах различных тепловыделяющих элементов позволяет оптимизировать параметры технологических режимов обработки и правильные условия эксплуатации изделий и систем.

Работа посвящена моделированию температурных характеристик температуропроводящих свойств некоторых перспективных лазерных кристаллических материалов на основе фторида кальция, которые представляют особый интерес в качестве активных элементов для создания принципиально нового класса волноводных лазеров. В качестве образцов для исследования температуропроводящих свойств использовались фторидные кристаллы системы (x)CaF2-(y)YF3-(z)NdF3, выращенные методом вертикальной направленной кристаллизации (метод Бриджмена-Стокбаргера), имеющие следующий химический состав: № 1 – 93CaF2-7YF3, № 2 – 95CaF2-5YF3, № 3 – 90CaF2-7YF3-3NdF3. Получены модели экспериментальных кривых температуропроводности, произведен расчет температурных характеристик и предложено их использование для математического моделирования кривых температуропроводности в зависимости от процентного содержания примеси в некоторых кристаллах на основе фторида кальция.

Представлена методика синтеза проекций полётной палубы авианосца на заданные картинные плоскости с использованием линейных матричных операторов, реализующих афинное преобразование. Показана их связь с кватернионами. Геометрическая модель палубы описана в виде замкнутой ломаной линии, а проекции зависят от параметров конечного участка траектории средства воздушного нападения.

Излагается математическая модель выделения из помесячных или поквартальных данных динамики цен на сельскохозяйственную продукцию трех составляющих. Одна из них тренд - общая тенденция изменения цены. Вторая - сезонные колебания, повторяющиеся с периодом, равным году, отклонения фактической цены от тренда. В модели предусмотрена возможность изменения с течением времени формы и амплитуды сезонных отклонений. Третья составляющая - остаточный член, который иногда интерпретируют как случайные отклонения. Оценка параметров, задающих конкретное выражение тренда и сезонных колебаний, осуществляется в модели путем минимизации взвешенной суммы квадратов отклонений. Приводится пример расчета на данной модели тренда и сезонных колебаний цены одного из видов сельскохозяйственной продукции за 2019-2023 гг.