Вестник УГАТУ

Способ расчетно-экспериментального определения статистических характеристик коэффициента лобового сопротивления посторонних предметов

Сергей Александрович Бороздин — 2024-01-15

В статье проведен анализ работ по проблеме повреждения элементов газотурбинных двигателей (ГТД) посторонними предметами (ПП), забрасываемыми приземным вихрем. Рассмотрены основные подходы к определению начальных условий, необходимых для моделирования заброса ПП на вход в авиационную силовую установку, в том числе их аэродинамических параметров. Предложен расчетно-экспериментальный способ определения коэффициента лобового сопротивления ПП. В работе приведены результаты апробации предложенного способа, а именно статистические характеристики аэродинамических параметров ПП.

Обеспечение экономичности ГТУ сложного цикла с разным подогревом в ступенях и отбором воздуха на охлаждение межтурбинной камеры сгорания

Вадим Александрович Иванов — 2024-01-15

Рассмотрен выбор параметров ГТУ сложного цикла с двухступенчатым подогревом и отбором воздуха из компрессора на охлаждение межтурбинной камеры сгорания с использованием как критерия эффективности равенства эффективных КПД
простого и сложного цикла при зависимости КПД простого цикла от степени подогрева во второй ступени. Понижение КПД сложного цикла в результате отбора охлаждающего воздуха из компрессора при зависимости КПД простого цикла от степени подогрева во второй ступени компенсируется за счет повышения степени подогрева в этой ступени по сравнению с первой ступенью, при котором увеличивается КПД простого и сложного цикла без отбора охлаждающего воздуха. В результате увеличивается также КПД сложного цикла с отбором достаточного количества охлаждающего воздуха до обеспечения его равенства КПД сложного цикла без отбора охлаждающего воздуха при уменьшенной одинаковой степени подогрева в ступенях, соответствующей первой ступени, и зависящей от нее экономической степени повышения давления

Особенности математического моделирования ГТД непрямой реакции

Юрий Владимирович Зиненков — 2024-01-15

В статье представлена разработанная математическая модель расчета параметров и характеристик ГТД непрямой реакции, которая реализована в программной среде и внедрена в общий алгоритм программного комплекса «Расчет тягово-экономических и удельно-массовых характеристик силовой установки и параметров движения летательного аппарата». При этом особое внимание уделено особенностям математического моделирования ГТД непрямой реакции относительно турбореактивных двигателей. Представлено описание математической процедуры для решения систем нелинейных алгебраических уравнений при определении параметров и характеристик силовой установки на нерасчетных режимах работы с использованием модифицированного метода Ньютона. Также показаны результаты верификации разработанной программы путем сравнения рассчитанных с ее помощью параметров и характеристик силовой установки на базе турбовинтового двигателя АИ 24ВТ с характеристиками, взятыми из технического описания, с подробным анализом качественного и количественного протекания дроссельных характеристик в соответствии с общепринятой теорией авиационных двигателей

Исследование микродугового оксидирования на деталях из сплава AlSi10Mg, полученных методом селективного лазерного сплавления

Мария Сергеевна Еремкина — 2024-01-15

Данная работа посвящена исследованию формирования коррозионностойких покрытий методом микродугового оксидирования на деталях из сплава AlSi10Mg, полученных методом селективного лазерного сплавления, и определению оптимального времени их оксидирования. Установлено, что в исследуемом временном диапазоне до 350 минут формирование покрытий происходит с различной скоростью осаждения, покрытия характеризуются неравномерной толщиной слоя по всей поверхности образца и наличием пор. Наиболее эффективным временем оксидирования с получением покрытия с более однородной структурой в рабочем слое и с присутствием единичных пор является 120 минут, при этом толщина покрытия составляет от 60 до 270 мкм

Влияние ансамблей дискретных бризеров на теплоемкость нелинейных одномерных кристаллов

Алина Юрьевна Моркина — 2024-01-15

Изучению процессов зарождения дефектов кристаллической решетки посвящено огромное количество работ в связи с тем, что этот процесс является первопричиной изменения комплекса свойств материала. Покидание атомом состояния равновесия всегда происходит через преодоление потенциальных барьеров путем перехода
из динамического дефекта в топологический. Примеры динамических дефектов –
флуктуации и дискретные бризеры. Экспериментальные и молекулярно-динамические
исследования подтвердили, что дискретные бризеры (ДБ) могут возбуждаться в различных кристаллических решетках и при взаимодействии с точечными дефектами они могут снижать потенциальный барьер их миграции. В данной работе моделируется нелинейный одномерный кристалл с частицами, взаимодействие которых описывается
линейным межчастичным и нелинейным локальным потенциалом. В кристалл с жестким или мягким типом нелинейности вводились ДБ в количестве от 1 до 7 и с амплитудой колебаний от 0,5 до 3 условных единиц. Было установлено, что количество ДБ в
ансамбле не влияет на изменение теплоемкости, но при этом выявлена зависимость
теплоемкости от задаваемой амплитуды колебаний ДБ. В случае мягкого (жесткого)
типа нелинейности значение теплоемкости увеличивается (уменьшается) с ростом амплитуды колебаний.

Влияние клеевых соединений после термоциклических испытаний на прочностные характеристики и частоту свободных колебаний

Алексей Венерович Ахмедьянов — 2024-01-15

Рассмотрены результаты испытаний клеевых соединений полимерного
композиционного материала (ПКМ) на сдвиг с учетом эксплуатационных факторов и
технологии изготовления композитных материалов. Приведены результаты виброиспытаний и компьютерного моделирования по определению частот свободных колебаний (ЧСК). Описаны установки для термоциклирования и виброиспытания, а также режимы испытаний

Программа CompressorWI для расчета параметров компрессора с впрыском воды в его тракт

Федор Гайфуллович Бакиров — 2024-01-15

Рассматриваются особенности и возможности разработанной авторами программы для расчета параметров компрессора при различных вариантах впрыска жидкости (воды) в тракт осевого лопаточного компрессора газотурбинного двигателя
(ГТД) или газотурбинной установки (ГТУ) в среде Visual Studio 2022 в 64-разрядной версии на языке программирования C# (C Sharp)

Расчетно-аналитический метод идентификации структуры и параметров системы волновых уравнений ГТД как объекта управления, контроля и диагностики

Геннадий Григорьевич Куликов — 2024-01-15

Рассматривается системно-семантический подход к формированию автоматизированного метода идентификации структуры и термогазодинамических параметров системы волновых моделей базовых узлов в составе газотурбинного двигателя (ГТД) на основе его 4D – 1D компьютерных моделей. Показано, что данный подход позволяет обеспечить требуемый уровень расширения и формализации знаний в форме множества системных моделей цифровых двойников (ЦД) реальных и виртуальных объектов и их процессов с сохранением их причинно-следственных связей. Расширяется логика представления элементов системных моделей узлов ГТД в пространственно-временном базисе Минковского на основе их волновых функций. Показана объективная необходимость формирования и применения, предметно-ориентированного формального (порождающего) метаязыка. Рассматривается пример применения данного подхода к идентификации структуры и параметров волновой модели осевого компрессора в составе ГТД как объекта управления и диагностики

КЭ моделирование микрогеометрических параметров композитов для оценки их упруго-прочностных свойств

Павел Владимирович Соловьев — 2024-01-15

В статье приводятся результаты теоретического, конечно-элементного и экспериментального определения упругих и прочностных свойств композиционных материалов (КМ) на основе металлической матрицы. В качестве рассматриваемого материала используется однонаправленный углемагний. Конечно-элементное моделирование проведено в линейной и нелинейной постановке. Проанализировано влияние поверхностных дефектов углеродного волокна на прочность композита в целом. Результаты исследования показали необходимость учета микрогеометрических параметров структуры и поверхностных дефектов армирующих волокон при определении прочностных свойств композитов на металлической матрице. В результате исследований получена новая методика моделирования КМ, позволяющая получать уточненные механические характеристики композитов на этапе проектных расчетов

Численное моделирование разрушения льда газодинамической струей

Данила Сергеевич Максимов — 2024-01-15

При эксплуатации газокомпрессорных станций в сильные снегопады может происходить неконтролируемое образование ледяных наростов на фильтрах воздухоочистительных устройств (ВОУ), что приводит к авариям и простоям. Ранее предложено для очистки фильтров ВОУ использовать газодинамическую систему очистки газопроницаемых деформируемых поверхностей (ГДП). Создана экспериментальная установка. В работе рассматривается численное моделирование разрушения льда на ГДП. Для разрушения льда используется энергия газодинамической струи, моделируемая как кратковременный импульс. Исследование проводится в 3D постановке с учетом давления потока всаса и взаимовлияния деформируемой подложки с ледяной коркой. Проведена верификация полученных результатов. Исследование осуществляется с применением ANSYS на высокопроизводительном вычислительном комплексе ПНИПУ. Определены параметры газодинамической струи, при которых происходит разрушение ледяных наростов на ГДП

Применение технологий компьютерной графики для визуализации легких

Андрей Владимирович Киселев — 2024-01-15

В настоящее время область применения компьютерной графики становится все шире. За последние полвека технологии компьютерной графики проделали длинный путь от только зарождающейся области до технологии, без которой не обходится ни одна сфера в современном мире. Стремительное распространение привело к появлению исследований, направленных на улучшение процесса создания графических изображений. Применение в медицине компьютерная графика нашла в трехмерной визуализации компьютерной томографии в середине второй половины двадцатого века. С тех пор она стала важной частью практически любой составляющей данной области, начиная с обучения анатомии и заканчивая помощью в постановке диагноза. Однако специфичность данной области и ряд требований, которые она накладывает,
привели к тому, что количество технологий и применяемых методов компьютерной графики ограничено. Но несмотря на ограничение области применения все еще остается большое количество различных реализаций методов, используемых в медицине. В связи с этим при разработке нового приложения в области медицины, в котором необходим модуль визуализации, у разработчиков программного обеспечения возникают трудности при выборе наиболее предпочтительного метода для реализации. В данной статье проводится анализ возможностей применения технологий компьютерной графики в области медицины на примере визуализации легких в условиях ограниченности данных. Также на основе проведенного анализа приводится классификация методов визуализации и обосновываются наиболее предпочтительные методы для той или иной технологии

Влияние режимов нанесения покрытий на основе системы MAX-фазы Ti-Al-C методом вакуумно-дугового осаждения на структуру и фазовый состав

Алмаз Юнирович Назаров — 2024-01-15

В работе представлены результаты исследований фазового и химического
состава и структуры покрытий на основе системы МАХ фазы Ti2AlC, полученных при
различных технологических режимах, при помощи съемки на рентгеновском дифрактометре и источнике синхротронного излучения. Покрытие на основе МАХ фазы системы Ti-Al-C было нанесено на образцы из молибдена и интерметаллидного γ-TiAl
сплава Ti-43,5Al-4Nb-1Mo-0,1B методом вакуумно-дугового осаждения с двух однокомпонентных катодов из титана и алюминия в среде реакционного газа ацетилена. Результаты исследования фазового состава показали, что образование фаз Ti2AlC и TiAl2
зависит от состава смеси газов и значений тока дуговых испарителей. С помощью синхротронного излучения исследованы фазовые превращения в покрытии при нагреве
образца до 1400 °С в вакууме. Проведены испытания покрытий на жаростойкость, которые показали постепенное разрушение защитного покрытия после 500 часов выдержки при температуре 850 °С.

Исследование микротвердости и структуры инструментальных сталей после ионно-плазменного азотирования в тлеющем разряде

Даниил Валерьевич Мамонтов — 2024-01-15

В данной работе исследовано влияние ионно-плазменного азотирования (ИПА) на микротвердость и структуру инструментальных сталей. Для исследования использовались образцы из сталей Р6М5 и Р18, прошедшие закалку при температуре 1300℃ с последующим трехкратным отпуском при температуре 550℃. ИПА проводили в газовой смеси, состоящей из 50 % аргона, 35 % азота и 15 % водорода, при давлении 250 Па и температуре обрабатываемой поверхности в 400°C, 500°C и 600°C, в течение 3ч., 6ч., 9ч. Было установлено, что наибольшая поверхностная твердость в 1600 HV для
образцов из стали Р6М5 и 1500 HV для образцов из стали Р18 наблюдается после ИПА в ТР при 500℃ в течение 9 ч. Максимальная глубина упрочненного слоя в 120 мкм для образца из Р6М5 и 100 мкм для образца из Р18 наблюдается после обработке при той же температуре в течении 6 и 9 часов

Исследование свойств оксидных покрытий, полученных методом вакуумно-дугового осаждения

Анжела Александровна Тулина — 2024-01-15

В статье описано исследование свойств покрытия на основе оксида алюминия, полученного на установке вакуумно-дугового осаждения. Покрытия наносились с использованием четырех различных режимов с целью установить взаимосвязь
между режимом и свойствами получаемого покрытия. Проанализированы такие характеристики, как фазовый состав, толщина покрытия, микротвердость. Полученные покрытия обладают рядом выгодных с точки зрения трибологического применения свойств – повышенной износостойкости, микротвердости