Preview

Омский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"

Расширенный поиск
Том 10, № 1 (2026)
Скачать выпуск PDF

ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ

5-12 29
Аннотация

Статья посвящена определению основных параметров (давления, мощности, крутящего момента, скорости с учетом температурного режима и при заданной нагрузке) электрогидростатического привода наземных транспортно-технологических комплексов, к которым относится дорожно-строительная техника.
На основе составленной методики расчета основных параметров гидравлических компонентов, входящих в состав электрогидростатического привода, разработан алгоритм проектирования и получены зависимости, характеризующие процесс работы указанного типа привода. Определены основные критерии его эффективной работы. К данным критериям относятся: способность привода точно отрабатывать входные сигналы; скорость перемещения штока при заданной нагрузке; общий коэффициент полезного действия; удельная мощность.
Целью создания методики расчета является разработка эффективного электрогидростатического привода дорожно-строительной машины, сочетающего преимущества гидравлики (высокая мощность, колоссальные усилия при малых габаритах, весе компонентов и простоте реверсирования) с гибкостью электроники, которая позволяет позиционировать рабочие органы данных машин (ковш, рукоять, стрела экскаватора, манипулятор, отвал автогрейдера или бульдозера, вращение вальцов дорожных катков) с точностью до миллиметра за доли секунды.
Сочетание аналитического и численного методов позволяет спроектировать сначала прототип (цифровую модель) данного привода с его основными характеристиками, а затем моделировать всю систему целиком с исследованием потоков внутри насоса и каналов, а также проводить тепловой анализ с оценкой нагрева жидкости и двигателя. Электрогидростатический привод — это сложная система, где необходимо учитывать множество факторов. В статье рассматривается оптимальный выбор гидравлических компонентов (насоса, гидродвигателя), которые выбираются в зависимости от параметров электродвигателя привода.
Основным результатом работы является создание основ для дальнейших экспериментальных методов исследования, которые проводятся для подтверждения теоретических (аналитических) данных и для разработки методов диагностики и мониторинга электрогидростатического привода. Экспериментальные методы проводятся с целью определения жесткости привода, снятия амплитудно-частотных характеристик, замера токов и давлений в различных режимах работы.

13-21 29
Аннотация

Целью данной работы является исследование возможности интенсификации теплообмена и снижения гидравлических потерь в трубопроводных системах за счет использования структурированных поверхностей.
В статье выполнена оценка теплогидравлической эффективности прямоугольных риблет высотой h = 1 мм и отношениям высоты к ширине h/t = 1,1 по сравнению с гладкой поверхностью и поверхностями с эквивалентными песочными шероховатостями (высотой 0,2; 0,3; 0,4 и 0,5 мм), в условиях полностью развитого турбулентного течения при числе Рейнольдса Re = 20 000. Исследование проведено на основе результатов CFD-моделирования в Ansys Fluent 19.1 R1 с использованием периодических граничных условий.
Результаты показывают, что, в отличие от других видов поверхностей, исследуемая поверхность с прямоугольными риблетами демонстрирует высокую теплогидравлическую эффективность среди всех рассмотренных форм поверхности труб (на 86 % выше по сравнению с гладкой поверхностью). Полученные данные указывают на высокий потенциал широкого применения риблет в теплогидравлических системах.

22-32 24
Аннотация

Аналитический обзор представляет собой комплексное и систематическое исследование научной литературы и нормативных документов, опубликованных за последние пять лет (2020–2025 гг.), посвященных критической проблеме электромагнитного влияния воздушных линий электропередачи на коррозионную надежность подземных магистральных трубопроводов.
В работе классифицируются и анализируются исследования по нескольким ключевым направлениям: фундаментальные механизмы индуктивной связи между источниками переменного тока и трубопроводными сетями; специфические явления коррозии под действием переменного тока и ее отличия от коррозии постоянным током; негативное влияние наведенных напряжений переменного тока на работоспособность и эффективность систем катодной защиты, а также развитие методов компьютерного моделирования и методологий оценки рисков для прогнозирования уровней влияния и вероятности коррозии. Определены ключевые достижения в этой области нормирования негативного влияния, включая установление пороговых значений плотности переменного тока для инициации коррозии и методы его оценки. Однако сохраняются значительные нерешенные проблемы, в частности, отсутствие универсальных, валидированных прогнозных моделей, способных точно имитировать сложные полевые условия с учетом неоднородной структуры грунтов, динамических изменений нагрузок от тяговых сетей и высоковольтных линий электропередачи, а также наличия дефектов изоляции и неравномерного износа изоляционного покрытия. Кроме того, синергетические эффекты при совместном воздействии переменного и постоянного токов в долгосрочной перспективе остаются недостаточно изученными.
На основе проведенного анализа сформулированы приоритетные направления для будущих исследований, подчеркивающие необходимость разработки интеллектуальных адаптивных систем защиты, интегрирующих мониторинг критических параметров в реальном времени, применение вероятностных риск-ориентированных подходов к управлению целостностью и использование технологий цифровых двойников для повышения эксплуатационной безопасности и коррозионной надежности объектов энерготранспортной инфраструктуры.

33-38 19
Аннотация

Статья посвящена исследованию работы кварцевого песка как фильтрующего материала для систем водоподготовки теплоснабжающих установок, а также разработке количественных критериев для прогнозирования срока его службы. Установлено, что в процессе эксплуатации фильтра кварцевый песок трансформируется в композитный материал с покрытием из оксидов алюминия и железа, которые образуются в результате адсорбции и осаждения ионов из исходной воды.
Методами растровой электронной микроскопии и энергодисперсионного анализа обнаружено, что при работе фильтра на исходной воде с содержанием Al ≈ 0,58 мг/л и Fe ≈ 0,44 мг/л происходит значительное изменение микрорельефа поверхности частиц песка с развитием микропор. Установлено, что достижение массовых долей алюминия и железа в кварцевом песке порядка 11,78 и 7,11 % является индикатором предельной выработки адсорбционной ёмкости фильтра и обоснованием для планирования его замены.
Предложенный подход позволяет осуществить переход от календарного регламента к прогностическому управлению сроком службы фильтра, а также обеспечивает предотвращение превышения предельно допустимой концентрации загрязнителей в сетевой воде и оптимизацию затрат на водоподготовку.

39-48 24
Аннотация

Статья посвящена исследованию оптимального использования гибридной энергосистемы, включающей солнечные и ветровые установки, дизельный генератор, а также геотермальный тепловой насос, для обеспечения электроснабжения и горячего водоснабжения медицинского центра, расположенного в г. Сальмия (Сирия). Указанный регион является отдалённым и испытывает острый дефицит электроэнергии.
Моделирование и оптимизация системы проводились с использованием программного обеспечения HOMER PRO. В расчетах учитывалась переменная суточная нагрузка в размере 60 кВт∙ч и пиковая мощность потребления 5,9 кВт. Солнечные и ветровые источники обеспечивают базовую нагрузку, в то время как дизельный генератор используется в периоды низкой генерации. Геотермальный тепловой насос обеспечивает горячее водоснабжение с высокой энергоэффективностью.
В исследовании был проведён анализ технико-экономической эффективности предложенного решения. Результаты показывают, что использование гибридной системы позволяет существенно снизить эксплуатационные затраты и повысить надёжность энергоснабжения в удалённых регионах.

49-56 34
Аннотация

При проектировании вертикальных спиральных компрессоров конструкторы часто сталкиваются с необходимостью рассчитывать масляный насос, который влияет на характеристики, работоспособность и надежность компрессора. В статье представлен первый этап работы по разработке методики расчета указанных насосов: разработка экспериментальной методики исследования масляного насоса; сравнение физического эксперимента по разработанной методике с известными закономерностями; проверка влияния угла конуса входной насадки на характеристики насоса.
Авторами были проанализированы представленные в открытом доступе материалы и выбраны конструктивные элементы, влияющие на насос или влияние которых необходимо проверить. Для этого авторы разработали экспериментальный стенд и методику проведения эксперимента, которые позволили учесть конструктивные особенности насоса: диаметр канала; диаметр отверстия насадки; форму насадки; частоту вращения вала.
Анализ погрешностей показал, что относительная погрешность эксперимента не превышает 3 %. На основе экспериментальных данных по разработанной методике были сформулированы следующие зависимости: имеется обратная зависимость напора насоса от отношения радиуса отверстия в насадке к радиусу канала насоса; имеется квадратичная зависимость напора насоса от частоты вращения. Указанные зависимости согласуются с известными данными, на основе чего делается вывод об адекватности разработанной методики и о применяемости её в дальнейших исследованиях. Также было проверено, что форма насадки не влияет на характеристики насоса. Результаты эксперимента, представленные в статье, могут быть использованы для верификации математических моделей насосов спиральных компрессоров.

57-67 16
Аннотация

В статье описывается процедура системной оценки температуры воздуха газотурбинных компрессоров, работающих на линейных станциях компримирования природного газа газопроводов в южных регионах Российской Федерации.
Анализ статистических данных показывает, что иногда работа ряда центробежных нагнетателей в летний период не соответствует нормативно-техническим требованиям в газовой отрасли и приводит к нарушениям штатной работы энергетических машин и оборудования. Следовательно, предлагается до подачи воздуха в газотурбинные двигатели произвести его охлаждение в специальной системе абсорбционных холодильных машин. Это дополнительно позволит расширить функциональные возможности газотурбинных агрегатов, обеспечивая глубокую очистку воздуха, а также снизить потери давления природного газа, уровня шума и попадания в сам двигатель различных осадков.
Предложена и описана работа оригинальной функциональной схемы устройства, которая гарантирует эффективный воздухозабор атмосферного воздуха для штатной эксплуатации газотурбинных газоперекачивающих агрегатов при работе в летний период в южных регионах страны. Представлены новые результаты экспериментальных исследований параметров охлаждения воздуха в абсорбционных холодильных машинах. Приведен численный пример анализа параметров компрессорных станций с газотурбинными установками на базе ДГ-90Л2.1. Продемонстрированы зависимости мощности газотурбинного двигателя от температуры воздуха и производительности газоперекачивающего агрегата от мощности.
Экспериментальные результаты на компрессорной станции подтвердили предварительные расчеты эффективности нового газотурбинного агрегата с системой охлаждения воздуха, а также доказали необходимость ее установки.

АВИАЦИОННАЯ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКАЯ ТЕХНИКА

68-76 24
Аннотация

В статье рассмотрены конструктивные особенности малорасходных насосных агрегатов ракетнокосмических модулей: двигателей коррекции и посадочного торможения космических аппаратов; насосов вспомогательных энергетических систем (наддува, газогенерации, систем обеспечения тепловых режимов летательных аппаратов и т. п.).
Основными особенностями таких насосов являются малые расходы рабочего тела (V/ω < 5 ∙ 10-7 м3); малые размеры проточной части (< 0,1 м); малые мощности (< 1 кВт); высокие обороты (до 100 000 об/мин). В конструкции рабочих колес широкое применение нашли открытые рабочие колеса, что определило значительные трудности в балансировке потерь мощности, заключающиеся в том, что гидравлические и механические потери колеса не имеют физических границ, разделяющих относительное движение в проточной части рабочего колеса и окружные потери мощности в переносном движении относительно неподвижной стенки корпуса насоса. Традиционный способ балансовых испытаний для закрытых колес подразумевает замену рабочего колеса на фальш-колесо с идентичным граничным обводом цилиндрических поверхностей, в случае открытых колес авторами предложен методологический прием с измерением поэлементно крутящего момента на неподвижном корпусе насоса.
Конструктивное выполнение специального измерителя в балансирном подвесе потребовало значительных затрат в разработке методологического и расчетного обеспечения испытаний. Указанные преобразования привели к изменению соотношений в математической модели баланса мощностей, а также расчетных и моделирующих алгоритмов малорасходного центробежного насоса.
По итогам тестовых испытаний результирующее значение коэффициента Kz для рабочих колес открытого типа малорасходного насоса укладывается в диапазон 0,8–0,9, что несколько выше значений для колес закрытого типа.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2588-0373 (Print)
ISSN 2587-764X (Online)