В статье представлено описание конструкции и результаты численных исследований статических ха­рактеристик единичной подушки опорного подшипника скольжения с самоустанавливающимися поду­шками на гидростатическом подвесе. Описана система уравнений неизотермического течения смазки в гидродинамическом смазочном слое, условия перехода подушки в равновесный режим и течение смазочной жидкости в гидростатическом кармане. Проиллюстрировано изменение давления смазоч­ного слоя по длине подушек в зависимости от величины относительного эксцентриситета. Определены характеристики режима работы подшипника, при которых наблюдается полное или одностороннее «всплытие» подушки.

Статья посвящена разработке методики исследования влияния инерционных сил жидкости на ра­бочий процесс прямозубого роторного насоса. Основное внимание уделено созданию усовершен­ствованной математической модели, позволяющей учитывать инерционные эффекты жидкости при переходе между режимами всасывания и нагнетания. В работе предлагается новый подход к модели­рованию, устраняющий ограничение традиционных методов за счёт учёта массовых свойств жидкости и их влияния на гидравлические сопротивления, изменение геометрии рабочей камеры и неравномер­ность подачи. Подробно описаны этапы построения модели, включая физическую постановку задачи и вывод математических зависимостей. В результате исследования разработана методика расчёта мгновенного расхода с учётом углового ускорения жидкости, а также определены условия возникно­вения обратного потока. Разработанная методика представляет практическую ценность для проекти­рования и модернизации гидравлических машин с целью повышения их надёжности и эффективности в переходных режимах работы.

В статье представлены результаты исследования влияния угла наклона солнечных коллекторов на долю восприятия солнечной радиации в условиях умеренно континентального климата на примере Омской области. Разработан программный комплекс на языке Python, основанный на математиче­ской модели, преобразующей значение суммарной солнечной радиации на горизонтальной поверх­ности в эффективное энергопоступление на наклонную поверхность. Полученные эффективные зна­чения используются для определения оптимального угла наклона, обеспечивающего максимальное поступление энергии с учетом климатических и географических особенностей. Приведены результа­ты расчета оптимального угла наклона тепловоспринимающей поверхности коллектора для г. Омска в разрезе теплого и холодного периодов. На основе представленных результатов выполнен сравни­тельный анализ суммарной солнечной радиации при оптимальных углах, рассчитанных программой, и углах, рекомендованных нормами проектирования. Полученные сведения могут быть использова­ны для определения технико-экономических затрат при реализации новых проектов с более высокой энергоэффективностью.

Рассмотрены вопросы, связанные с перспективой реализации технологий компримирования водо­рода на крупных химических, нефте- и газоперерабатывающих производствах посредством одно- или многоступенчатых компрессоров на базе тихоходных длинноходовых поршневых ступеней. Разработ­ка и внедрение новых технологий являются одним из актуальных направлений развития отечествен­ного компрессоростроения, обеспечивающих технологическую безопасность целого ряда отраслей, в том числе связанных с переработкой природных ископаемых. При разработке технического облика предполагаемой конструкции водородного компрессора и анализе его характеристик в качестве до­минирующей предпосылки рассмотрена необходимость обеспечения безопасного температурного режима.
При расчётах использована многократно апробированная математическая модель рабочих процес­сов рассматриваемой компрессорной ступени с комбинированной схематизацией: квазистационарная модель рабочих процессов с сосредоточенными параметрами в проточной части и нестационарная модель теплопередачи через стенки рабочей камеры с граничными условиями третьего рода. Тео­ретически доказана высокая эффективность применения тихоходных поршневых ступеней в составе водородных компрессорных агрегатов, в том числе в качестве дожимных.

В статье в качестве объекта диагностирования рассматривается поршневой компрессор, входя­щий в комплекс компрессорного оборудования для производства, хранения, распределения газов для космодромов, обеспечивающих запуск ракет-носителей. Выбрана модель диагностирования порш­невого компрессора как основного устройства для производства сжатого воздуха, основанная на процессах изменения таких параметров воздуха, как давление, объем и температура за один полный цикл. Предложено использовать преобразование Гильберта–Хуанга для обработки диагностических параметров, полученных при анализе индикаторных диаграмм ступеней поршневого компрессора. Используя функцию корреляционного типа подобной метрике Хаусдорфа предлагается производить сравнение сигналов, полученных с технически неисправного поршневого компрессора и некоторого эталона (исправного поршневого компрессора) для идентификации характерных неисправностей.

В статье представлены основные математические модели для численного моделирования процес­сов теплообмена, протекающих в наножидкости, — однофазная и двухфазная модели. Дано опи­сание устройства и принципа работы концентрирующего параболического солнечного коллектора. Выполнены расчетные исследования процессов теплообмена однофазным методом при ламинарном и турбулентном течении теплоносителей в гладкой поглощающей трубке и трубке с проволочным спиральным турбулизатором. В качестве теплоносителя использовалась чистая вода и наножидкость на основе воды с наночастицами Al2O3 объемной концентрацией 1 %. Размер наночастиц Al2O3 —50 нм. Проведен анализ влияния применения проволочного спирального турбулизатора в солнечном коллекторе в комбинации с наножидкостью в качестве теплоносителя на температурное распределе­ние в поглощающей трубке.

В статье представлены основные этапы методики расчета механизма поворота лопаток рабочего колеса тихоходного центробежного насоса. Основная задача представленного подхода — улучшение энергоэффективности насосного агрегата. В качестве объекта исследования выбрано рабочее колесо насоса марки ЦМГ М 12,5/80 (напор H = 80 м, подача Q_опт = 12,5 м^³/ч).
На первом этапе были выполнены расчеты оптимизированной геометрии проточной части рабочего колеса при номинальной, повышенной и пониженной подачах. Анализ результатов CFD-расчетов пока­ зал, что при увеличении расхода угол охвата лопасти должен уменьшаться, а угол на выходе — расти при неизменной входной кромке. На основе этого было принято решение для регулирования поворота каждой лопатки на угол, обеспечивающий максимальный гидравлический КПД при той или иной подаче. Таким образом, был проведен численный эксперимент по подбору диапазона угла поворота лопасти при подачах 0,7 Q_опт и 1,3 Q_опт, что позволило получить зависимость положения лопасти от подачи.

На втором этапе на основе геометрии кинематики выведены аналитические формулы, связываю­щие угол поворота лопасти с внешним диаметром рабочего колеса и выходным углом лопасти, что способствовало построению теоретических характеристик напора рабочего колеса с неподвижной и адаптивной лопастными решётками. Проведённые теоретические исследования подтверждают ре­зультаты, полученные в ходе численного эксперимента. Была разработана методика расчета меха­низма поворота лопастей, который основан на пружинном элементе и усилие которого определяется в результате расчетов суммарной гидравлической силы, воздействующей на лопасть со стороны ра­бочей среды.

В ходе работы были рассмотрены актуальные и современные подходы к оптимизации компрес­соров осевого типа как одно-, так и многоступенчатых. По открытым источникам была составлена классификация подходов к оптимизации в зависимости от учитываемых пространственных явлений: 1D/квази-2D, 2D и 3D. Для каждой группы оптимизационных задач было описано её предназначение в общем цикле проектирования компрессора, а также приведены конкретные примеры. Рассмотрены основные алгоритмы оптимизации осевых компрессоров, актуальные на сегодняшний день. На основе рассмотренных алгоритмов составлена универсальная блок-схема формирования и постановки за­дачи оптимизации. Также проанализированы используемые в различных работах целевые функции и параметры оптимизации. По каждому из них даны комментарии и рекомендации при постановке соответствующих задач.

В статье представлена архитектура программного обеспечения, предназначенного для оптимиза­ции проточных частей ступеней центробежных насосов. Описывается принцип выбора геометрических параметров, влияющих на значения напора и коэффициента полезного действия ступени. Обосновыва­ется выбор количества точек в матрице эксперимента. С помощью изложенного в статье функциона­ ла производится оптимизация проточной части ступени консольного центробежного насоса. На основе полученных оптимальных параметров выполняется автоматизированное моделирование 3D-модели проточной части и проводятся CFD расчеты в пакете Ansys CFX.

Проведён сравнительный анализ существующих методов на основе пиролиза с использованием электромагнитных токов: индукционного, сверхвысокочастотного, а также совместного двухстадий­ного (индукционного и сверхвысокочастотного). Рассмотрена возможность создания энергетической независимости процесса пиролиза для каждого метода. Оценена эффективность каждого метода на основе введённых критериев эффективности: температурный режим время реакции, выход жидкой, парогазовой и твёрдой фракций, энергозатраты, сложность контроля, универсальность и произво­дительность. Все критерии приведены к безразмерной форме. В качестве базового критерия взяты соответствующие критерии индукционного нагрева.

Авторы представляют прототип ускорительного микродвигателя для малого космического аппарата с максимальным энергопотреблением 5 Вт. Показана конструкция и описаны основные конструк­тивные элементы. Более того, в работе представлены вакуумные калориметрические исследования мощности высокочастотных потерь в объёме тороидального резонатора при различных рабочих те­лах: воздух, гелий, углекислый газ, азот, аргон и пары воды. Благодаря совместному с калориме­трическими исследованиями замеру основных частот автогенератора были получены электрические ёмкости колебательного контура. При энергопотреблении прототипа 4–4,8 Вт расчётные величины ускоряющих переменных напряжений составили 199,65–287,9 В для различных газов. Расчётные мощ­ности высокочастотных потерь составили 0,088–0,183 Вт, что составляет не более 4 % от общей по­требляемой мощности.

Статья посвящена исследованию влияния параметров потока рабочей жидкости (расхода, давле­ния, скорости) на тонкость очистки центробежного фильтра гидросистемы энергетической установки. На основе составленной математической модели разработана методика расчета и получены зависимо­сти, характеризующие процесс очистки, а именно предельного размера частиц загрязнителя, осаж­дающихся в очистителе от давления на входе в фильтр, расхода рабочей жидкости, тангенциальной и радиальной составляющих скорости жидкости.

В работе представлены результаты экспериментального определения коэффициента избытка воз­духа на выходе из горелок опытной двухзонной камеры сгорания газотурбинной установки НК-16СТ. Описаны конструктивные особенности камеры сгорания, представлено стендовое оборудование, на котором проводилось испытание горелок и камеры сгорания. Разработана методология испытаний горелок и камеры сгорания по определению их пропускной способности и сформирован алгоритм последовательности выполнения экспериментальных работ. Представлены результаты измерений эко­логических характеристик при осуществлении регулирования расхода топлива по зонам камеры сго­рания.

В работе проведено комплексное исследование структуры, механических и триботехнических свойств полимерных композиционных материалов на основе политетрафторэтилена (фторопласт-4), наполненного многостенными углеродными нанотрубками. Проведены испытания механических и три­бологических свойств и исследована надмолекулярная структура. Установлены закономерности изме­нения комплекса функциональных характеристик полимерных композиционных материалов в зависи­мости от концентрации наполнителя и режима технологического процесса изготовления. Предложени реализован метод холодного прессования с ультразвуковым воздействием при его низкочастот­ной амплитудной модуляции. Метод обеспечивает интенсификацию деагрегации частиц наполнителя, повышение однородности их распределения и усиление межфазного взаимодействия. Это приводит к более эффективной передаче контактной нагрузки между компонентами полимерного композици­онного материала и повышению долговечности трибосопряжения в результате снижения абразивного износа. В частности, применение ультразвукового прессования изучаемого полимерного композици­онного материала при содержании 1,5 масс. % нанотрубок обеспечивает повышение предела проч­ности при растяжении на 10 %, модуля упругости — на 16 % и снижение скорости массового износа на — 15 % по сравнению с традиционной технологией прессования. Полученные результаты свиде­тельствуют о корреляции параметров режима прессования, структуры и механико-трибологических свойств, что позволяет получить антифрикционные композиты с повышенной прочностью и износо­стойкостью.