Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

16 Акустика в инженерном деле

 

Хмелев В.Н., Шалунов А.В., Терентьев С.А., Нестеров В.А. «Повышение эффективности сушки целлюлозы ультразвуковым воздействием» Известия Томского политехнического университета, 334, № 11, с. 167-176 (2023)

Актуальность исследования обусловлена тем, что существенная часть возобновляемых и ископаемых энергоресурсов расходуется на выработку тепла и электроэнергии, необходимых для реализации процесса сушки. При этом сушка целлюлозы в силу многотоннажности производств является одним из существенных потребителей энергоресурсов. Одним из способов снижения энергетических затрат на процесс сушки является воздействие ультразвуковыми колебаниями. Практически отсутствуют исследования по ультразвуковому воздействию во время сушки целлюлозы. Поэтому необходимо рассмотреть возможные варианты бесконтактного ультразвукового воздействия при конвективной сушке древесной целлюлозы. Цель: выявление наиболее рациональных вариантов размещения высушиваемого материала с учетом направления воздействия ультразвуковых колебаний и потока теплого воздуха относительно слоев высушиваемого материала при различных температурах. Объекты: процесс бесконтактного ультразвукового воздействия на древесную целлюлозу. Методы. Для определения распределения амплитуд колебаний дискового излучателя использовалось математическое моделирование на основе метода конечных элементов. В экспериментальной части исследований влагосодержание материала определялось весовым методом с использованием поверенных технических средств. Результаты. При параллельном направлении ультразвуковых колебаний относительно тонких слоев целлюлозы показано сокращение времени сушки в 2,5 раза при уровне звукового давления 162±3 дБ и температуре сушильного агента 60°С. Выявлено, что снижение температуры сушильного агента позволяет повысить относительную эффективность ультразвукового воздействия. Оценка энергетической эффективности показала, что применение ультразвукового воздействия приводит к уменьшению затраченной на сушку электроэнергии в 2,3 раза по сравнению только с конвективной сушкой при прочих равных условиях. Проведенные исследования подтвердили эффективность ультразвукового способа сушки для промышленного применения и позволили рекомендовать варианты наиболее рационального размещения высушиваемого материала при проектировании конструкций сушильных камер. Ключевые слова: сушка, целлюлоза, ультразвук, дисковый излучатель, уровень звукового давления

Известия Томского политехнического университета, 334, № 11, с. 167-176 (2023) | Рубрики: 06.23 14.06 16

 

Модорский В.Я., Калюлин С.Л., Саженков Н.А. «Экспериментальная установка для оценки влияния обледенения и разрушения льда на вибрационное состояние модельного вентилятора малогабаритного летательного аппарата» Вестник Московского авиационного института, 30, № 4, с. 19-26 (2023)

Описана специальная экспериментальная установка, представляющая собой малогабаритную аэродинамическую трубу, которая позволяет проводить исследования процессов обледенения вентиляторов беспилотных летательных аппаратов, а также оценивать влияние разрушения льда на их вибрационное состояние. Предложена экспериментальная методика оценки вибрационного состояния вентиляторов в процессе обледенения. Полученные с помощью разработанной экспериментальной методики данные показывают, что разрушение льда в процессе работы вентилятора может приводить к росту виброскоростей, замеряемых на опоре двигателя, в 5 раз, с 0,6 до 3 мм/с.

Вестник Московского авиационного института, 30, № 4, с. 19-26 (2023) | Рубрики: 14.01 16

 

Ле В.Т. «Численное моделирование ударных повреждений льдом композитных панелей самолета» Вестник Московского авиационного института, 30, № 4, с. 120-129 (2023)

Рассматривается численное решение задачи низкоскоростного удара частицей льда по композитной панели в среде LS-DYNA. Разработана модель материала льда с описанием подбора механических характеристик, приведено обоснование выбора метода гидродинамики сглаженных частиц (SPH) для моделирования частиц града. Модель материала льда позволяет имитировать его поведение при высоких скоростях деформации. Выбрана модель композитной пластины в среде LS-DYNA, позволяющая анализировать разрушение многослойных структур. Результаты численного расчета воздействия льда на композитную панель представлены в графическом виде. Приведено сравнение результатов расчета с данными экспериментов для подтверждения достоверности и применимости представленной модели.

Вестник Московского авиационного института, 30, № 4, с. 120-129 (2023) | Рубрики: 14.01 16

 

Цыганок С.Н., Абраменко Д.С., Барсуков А.Р., Шакура В.А. «Разработка и создание стенда для исследования ультразвукового воздействия на процесс растворения углекислого газа при его барботировании» Южно-Сибирский научный вестник, № 5, с. 170-175 (2023)

Статья посвящена актуальной проблеме уменьшения углеродного следа от деятельности человека, а именно получение газогидрализатов при пропускании углекислого газа через водную среду. Проведен краткий анализ разных способов интенсификации такого процесса – абсорбции. Из рассмотренных методов как одним из перспективных предложено для интенсификации процесса абсорбции предложено применять механические колебаний ультразвуковой частоты высокой интенсивности. Для количественного анализа эффективности ультразвукового воздействия на процесс абсорбции углекислого газа разработана структурная схема измерительного стенда. Выработаны требования к создаваемому измерительному стенду, в соответствие с которыми подобраны первичные измерительные преобразователи и вспомогательное оборудование. Для оценки эффективности многофакторного эксперимента предложена параметрическая математическая модель поглощения углекислого газа в водной среде. В результате выполненной работы создан измерительный стенд для исследования ультразвукового воздействия на процесс растворения углекислого газа при его барботировании, на котором планируется в дальнейшем проводить экспериментальные исследования. Ключевые слова: углеродный след, абсорбция, ультразвуковое воздействие, кавитация.

Южно-Сибирский научный вестник, № 5, с. 170-175 (2023) | Рубрики: 14.02 14.07 16

 

Лобов В.А., Фролова Е.О. «Технология изготовления бесшовных баллонов и шаробаллонов с акустико-эмиссионной системой контроля» Известия Тульского государственного университета. Технические науки, № 7, с. 456-461 (2023)

Представлена технология производства бесшовных баллонов и шаробаллонов из алюминиевомагниевого сплава. Проведены экспериментальные исследования и испытания, подтвердившие правильность приятных технических решений. Разработана методика неразрушающего контроля акустической эмиссией позволяющая контролировать 100% изготавливаемой продукции, и изготовлен экспериментальный стенд. По результатам проведенных испытаний установлен характер изменения сигналов акустической эмиссии штампованных баллонов в сравнении с закатными, тем самым подтверждена их высокая конструкционная прочность и герметичность.

Известия Тульского государственного университета. Технические науки, № 7, с. 456-461 (2023) | Рубрики: 14.04 14.06 16

 

Кожемяченко А.А., Фаворская А.В. «Исследование сеточной сходимости сеточно-характеристического метода на химерных сетках в задаче ультразвукового неразрушающего контроля рельсового полотна» Журнал вычислительной математики и математической физики, 63, № 10, с. 1687-1705 (2023)

Рассматривается пример решения трехмерной прямой задачи ультразвукового контроля в рельсовом полотне, представляемого в виде линейно-упругой среды, с использованием сеточно-характеристического метода на криволинейной структурированной химерной и регулярных структурированных сетках. Между химерной и регулярными сетками используется взаимная интерполяция, учитывающая особенности перехода от криволинейной к регулярной сеткам в трехмерном пространстве. Предложен аналитический алгоритм для построения химерной сетки. Приведены анализ сходимости разработанных численных алгоритмов в зависимости от изменения шага по пространственным направлениям и сравнительный анализ полноволновых полей модуля скорости распространения возмущения от источника.

Журнал вычислительной математики и математической физики, 63, № 10, с. 1687-1705 (2023) | Рубрики: 14.04 16

 

Барат В.А., Марченков А.Ю., Карпова М.В., Бардаков В.В., Ушанов С.В. «Применение метода акустической эмиссии для обнаружения диффузионных прослоек в разнородных сварных соединениях» Контроль. Диагностика, 26, № 10, с. 4-10 (2023)

Исследуется возможность выявления методом акустической эмиссии (АЭ) специфических структурных дефектов разнородных сварных соединений – карбидных и обезуглероженных прослоек, образующихся в разнородных сварных соединениях сталей аустенитного и перлитного классов в процессе сварки и при последующей эксплуатации. Диффузионные прослойки как структурный дефект обычно имеют малую толщину и не могут быть обнаружены традиционными методами неразрушающего контроля (НК), в то же время метод АЭ является перспективным для обнаружения подобного рода дефектов. Исследованы данные АЭ, полученные при испытаниях бездефектных образцов сварного соединения и образцов с диффузионными прослойками. Установлено, что АЭ-параметры для дефектных и бездефектных сварных соединений имеют существенные различия, что позволяет идентифицировать наличие диффузионных прослоек в разнородных сварных соединениях. Ключевые слова: разнородные сварные соединения, акустическая эмиссия, диффузионные прослойки.

Контроль. Диагностика, 26, № 10, с. 4-10 (2023) | Рубрики: 14.04 16

 

Данилов В.Н., Ушаков В.М. «Оценка амплитуд эхосигналов продольных волн, регистрируемых прямым и наклонным преобразователями, в методе тандем с трансформацией излучаемых поперечных волн на бесконечной вертикально ориентированной трещине» Контроль. Диагностика, 26, № 10, с. 12-21 (2023)

Аннотация. Представлены результаты расчета акустического тракта метода тандем с трансформацией волн с применением для регистрации продольных волн прямого и наклонного преобразователей. Получены формулы для расчета амплитуд эхосигналов при трансформации поперечных волн на отражателе в виде вертикально ориентированной трещины типа «полоса». Проведено сравнение амплитуд эхосигналов при применении прямого и наклонного приемных преобразователей, на основе чего даны рекомендации выбора схемы прозвучивания сварных соединений для метода тандем с трансформацией волн на отражателях типа несплошностей. Показано, что максимум сигнала при регистрации трансформированной продольной волны прямым преобразователем существенно больше такого максимума при ее регистрации наклонным преобразователем для значений глубины примерно до 0,5 толщины контролируемой области. Ключевые слова: метод тандем, акустический тракт, контроль, преобразователь, продольная волна, поперечная волна, трансформация волн, плоскостной дефект, вертикально ориентированная трещина.

Контроль. Диагностика, 26, № 10, с. 12-21 (2023) | Рубрики: 14.04 16

 

Григорьев С.Н., Козочкин М.П., Волосова М.А., Окунькова А.А. «Диагностика состояния межэлектродного зазора с использованием виброакустической эмиссии» Контроль. Диагностика, 26, № 10, с. 22-27 (2023)

Представлено исследование состояния межэлектродного зазора при вырезной (проволочной) электроэрозионной обработке. Эксперименты проводились на заготовках из хромоникелевой антикоррозионной стали 12Х18Н10Т и дюралюминия Д16 инструментом из латуни CuZn35 диаметром 0,25 мм в среде деионизированной воды. Разработанное средство диагностики на основе виброакустической эмиссии регистрировало сопровождающие обработку колебания частотой 4–8 кГц. Ключевые слова: виброакустическая эмиссия, межэлектродный промежуток, шероховатость, электрическая эрозия, электрод-инструмент.

Контроль. Диагностика, 26, № 10, с. 22-27 (2023) | Рубрики: 14.04 16

 

Гусев Е.В., Заговорчев В.А., Родченко В.В., Садретдинова Э.Р., Шипневская Е.А. «Расчёт параметров и характеристик вращающегося лунного реактивного пенетратора» Сибирский аэрокосмический журнал, 24, № 4, с. 706-716 (2023)

Целью работы является определение параметров внутренней баллистики реактивного двигателя твёрдого топлива, установленного на реактивном пенетраторе, входящем в грунт с высокой скоростью вращения вокруг собственной оси. Методы исследования: для определения величины давления в камере вращающегося двигателя обычно используют известные уравнения баланса прихода и расхода газа, что и в случае невращающегося реактивного двигателя твёрдого топлива. Отличие внутренней баллистики вращающегося реактивного двигателя твердого топлива состоит в том, что влияние вращения на рабочий процесс учитывается коэффициентом расхода газов из камеры вращающегося двигателя, изменением скорости эрозионного горения твёрдого топлива при вращении реактивного двигателя твёрдого топлива, коэффициентом тепловых потерь. Результаты: установлено, что на параметры внутренней баллистики вращающихся реактивных двигателей твёрдого топлива основное влияние оказывают коэффициент расхода газов из камеры вращающегося двигателя, эффект эрозионного горения твердого топлива и изменение коэффициента тепловых потерь. Приведены основные расчетные зависимости для определения давления в камере сгорания вращающегося двигателя твердого топлива для периодов выхода давления на стационарный режим работы двигателя, работа двигателя на стационарном режиме и в период свободного истечение газов из камеры реактивного двигателя твёрдого топлива. Представлена методика выбора линейных и угловых размеров сопла вращающегося двигателя. Приведена оценка силы тяги для одинарного сопла, вращающегося реактивного двигателя твёрдого топлива. Установлено, что величина силы тяги вращающихся двигателей (при прочих одинаковых условиях в камере сгорания) в 1,1–1,36 раза меньше, чем у невращающихся реактивных двигателей твёрдого топлива. Проведённые опыты показали уменьшение степени закрутки газового потока вращающихся двигателей твердого топлива при увеличении количества топливных шашек в заряде двигателя.

Сибирский аэрокосмический журнал, 24, № 4, с. 706-716 (2023) | Рубрики: 16 18