Ермолаев Э.В., Махов В.И. «Исследование колебаний пьезокерамического стержня с накладкой круглой и квадратной формы» Морские интеллектуальные технологии, 1, № 2, с. 206-209 (2019)

Стержневые электроакустические преобразователи широко применяются в гидроакустических системах различного назначения благодаря высокому КПД, односторонней направленности излучения (приёма), возможности рациональной компоновки в антенне. Для расчёта стержневых механических колебательных систем применяются инженерные формулы, полученные в основном для одномерного приближения, учитывающего характерный размер стержня, то есть его длину. Применение тонкой металлической накладки, жёстко скрепляемой с торцом пьезокерамического стержня, увеличивает эффективность излучения (приёма) звуковой волны, но возникает возможность изгиба накладки, что приведёт к снижению эффективности. В работе с использованием трёхмерного конечно-элементного моделирования (МКЭ) анализируются колебания пьезокерамического стержня с накладками круглой и квадратной формы. Моделирование МКЭ двухсекционного стержня позволяет более полно представить сложный характер колебаний, сочетающий продольную и радиальную форму колебаний стержня, изгиб накладки. Это возможно благодаря визуализации амплитуд смещений участков колебательной системы. В результате моделирования показано, что при одинаковой толщине круглая плоская накладка не имеет изгиба, квадратная – имеет (при диаметре равном длине стороны квадрата). Ключевые слова: гидроакустический преобразователь, пьезокерамический стержень, изгиб

Щеголихин В.П., Горин С.В., Маслов В.Л., Никущенко Д.В., Сетин А.И. «О возможности определения остаточного акустического ресурса корабельных механизмов» Морские интеллектуальные технологии, 1, № 1, с. 159-162 (2019)

Изложена возможность расчетного определения значений остаточного акустического ресурса корабельных машин и механизмов в период их эксплуатации с использованием бортовых информационно-измерительных комплексов виброакустического самоконтроля. Представлены расчетные зависимости и изложен порядок измерения и расчета остаточного акустического ресурса. Показано, что использование данного алгоритма в составе программного обеспечения существующих и перспективных бортовых информационно-измерительных комплексов должно существенно расширить возможности виброакустического контроля корабельного оборудования, машин и механизмов за счет выявления начала деструктивных процессов и недопущения превышения уровнями спектральных составляющих своих «паспортных» значений или эксплуатационной нормы в одной или нескольких спектральных полосах частот. Работа корабельных информационно-измерительных комплексов в режиме определения остаточного акустического ресурса должна осуществляться строго на одном и том же режиме движения и работы технических средств корабля, соблюдение параметров режима должно контролироваться корабельной системой управления техническими средствами. Особенно эффективно, предложенная выше, методика определения остаточного акустического ресурса будет работать в том случае, когда в бортовых информационно-измерительных комплексах предварительно реализованы алгоритм паспортизации виброакустического состояния корабельных механизмов и алгоритм выявления «акустически неисправных» механизмов в энергетических отсеках корабля.

Щеголихин В.П., Горин С.В., Майоров В.С., Никущенко Д.В., Сетин А.И. «Алгоритм выявления источников повышенной виброактивности в энергетических отсеках корабля» Морские интеллектуальные технологии, 1, № 1, с. 163-166 (2019)

Бортовые вычислительные комплексы виброакустического контроля служат для выявления «акустически неисправных» судовых машин и механизмов. Эксплуатация бортовых комплексов в реальных условиях показала, что их показания могут искажаться наведенными уровнями вибрации и воздушного шума, создаваемыми соседними машинами и механизмами. В данной работе предлагается алгоритм выявления источников повышенной виброактивности и шумоизлучения машин и механизмов, находящихся в отсеках корабля. Реализация данного алгоритма в составе программного обеспечения существующих бортовых информационноизмерительных комплексов виброакустического контроля существенно расширит их технические возможности в решении задач выявления машин и механизмов, вносящих основной вклад в повышенное шумоизлучение корабля. Особенно большой технический эффект от применения данного алгоритма должен проявляться при его совместном использовании с алгоритмом выявления «акустически неисправных» судовых машин и механизмов в энергетических системах корабля. При этом предполагается, что ранее в системе реализован алгоритм паспортизации виброакустического состояния машин и механизмов, в основу работы которого положена возможность автоматического сопоставления уровней «паспортного» спектра вибрации или эксплуатационной нормы в одной или нескольких спектральных полосах частот с уровнями реальных спектров, контролируемого объекта.

Минасян М.А., Минасян А.М., Цзэн Цзюньцзе, Лэ Хи Ха «Конструктивный обзор и анализ виброизолирующих муфт с металлическими упругими элементами» Морские интеллектуальные технологии, 1, № 4, с. 102-110 (2019)

Представлен конструктивный обзор и анализ виброизолирующих муфт с металлическими упругими элементами. Отмечается важность и главная задача муфты в системе «движитель–валопровод–энергетическая установка–корпус судна». Приведены сравнительные свойства амортизирующих конструкций, изготовленных с применением различных упругих элементов. Отмечается сложность выбора материала упругого элемента амортизирующих конструкций, в частности муфт. Представляется анализ основных достоинств и недостатков различного рода металлических упругих элементов. Авторы утверждают о целесообразности разработки муфт с упругим элементом из стального каната с учетом опыта разработки и практического применения опорных канатных виброизолирующих конструкций. Поэтому обнаруженные в результате поиска по источникам муфты со стальными (неканатными) упругими элементами из цилиндрических пружин, металлической резины, рессор, торсионов и т.д. в статье не представлены. Из проведенного авторами обзора в статье рассмотрены только новые канатные и комбинированные муфты. Отмечается вероятная причина весьма узкого спектра известных конструктивных видов канатных муфт и практического их применения и недостаточная их известность инженерно-техническим работникам.

Юдин Д.А., Фирсанов В.В. «Расчетно-экспериментальное исследование напряженно-деформированного состояния элементов конструкции изделия при ударе о твердую преграду» Труды Московского авиационного института, № 112, http://trudymai.ru/published.php?ID=116343 (2020)

Представлены результаты расчетно-экспериментального исследования и математического моделирования элементов конструкции изделия при соударении с твердой преградой. Решается задача разработки эффективной методики численного моделирования трехмерных динамических задач удара. Для решения задачи удара использовался метод конечных элементов. С помощью численного моделирования результаты расчетов деформаций и напряжений сопоставлены с результатами натурных испытаний, которые показали их достоверность.

Ахметханов Р.С., Дубинин Е.Ф. «Метод анализа акустических сигналов при диагностике композиционных материалов» Проблемы машиностроения и надежности машин, № 2, с. 106-112 (2020)

Приведен метод анализа диагностических акустических сигналов при обнаружении дефектов в композиционных материалах. При этом используется кратно-масштабное разложение акустического сигнала и определение информационной энтропии для его составляющих. Установлено, что при наличии малых дефектов распределение спектральной плотности мощности мало отличается от спектральной плотности мощности для бездефектной области. В качестве критерия для обнаружения дефекта выбран линейный коэффициент корреляции для векторов, составленных из информационных энтропий кратно-масштабных составляющих акустического сигнала.

Шохин А.Е. «О самосинхронизации колебаний вибрационной щековой дробилки при учете взаимодействия с обрабатываемой средой» Проблемы машиностроения и надежности машин, № 6, с. 48-60 (2020)

Рассмотрены колебания модели вибрационной щековой дробилки, возбуждаемые двумя самосинхронизирующимися дебалансными вибровозбудителями, при учете взаимодействия с обрабатываемой средой. Установлено, что области частот устойчивой противофазной синхронизации вращения вибровозбудителей, требуемой для нормальной работы дробилки, существенно зависят от зазора между щекой и элементом среды, причем уменьшение исходного зазора приводит к расширению области частот устойчивой противофазной синхронизации вибровозбудителей. При отсутствии исходного зазора и возникновении давления среды на щеки в зарезонансной области частот возможно появление области устойчивости синхронно-синфазного вращения вибровозбудителей. Показано, что при неизменной частоте возбуждения колебаний изменение исходного зазора между щеками и обрабатываемой средой может приводить к изменению типа синхронизации вращения вибровозбудителей и соответственно колебаний щек.

Кулик В.М. «Об особенностях деформирования податливого покрытия пульсациями давления в турбулентном пограничном слое» Теплофизика и аэромеханика, № 1, с. 73-83 (2020)

Проведено сравнение измеренной ранее и рассчитанной в настоящей работе деформации податливого покрытия в турбулентном течении. Рассчитанная спектральная плотность деформаций покрытия на низких частотах (25–250 Гц) оказалась почти на два порядка выше измеренной, а среднеквадратичное значение величины измеренной деформации 3/4 в семь раз меньше расчетной. Рассчитан переходный режим установления вынужденных колебаний покрытия под действием волны давления. Показано, что покрытие практически всегда работает в переходном режиме, не достигая максимальных амплитуд деформаций, которые характерны для установившегося режима. Сделан вывод о необходимости использования более сложных граничных условий, учитывающих нестационарность процесса, т.к. амплитуда деформации покрытия сложным образом меняется за время жизни организованных структур, движущихся в турбулентном пограничном слое.

Красников С.В. «Моделирование колебаний корпуса турбины для анализа переходного процесса» Автомобильный транспорт, № 46, с. 63-70 (2020)

Созданы модели для частей и системы в целом - турбоагрегат-фундамент-основание. Рассмотрена система с паровой турбинной генераторной установкой мощностью 500 МВт. Построены специфические геометрические и оригинальные расчетные модели, в которых подробно смоделированы части корпусов цилиндров низкого давления. Проведены серии расчетов для вынужденных колебаний частей корпусов цилиндров низкого давления при переходном процессе. В результате работы определены листы внешнего корпуса с наибольшими отклонениями амплитуд колебаний при переходном режиме. В работе использован метод конечных элементов.

Булгаков В.П., Рубан И.Н. «Влияние вибрации на кавитационный износ цилиндровой втулки среднеоборотных двигателей» Морские интеллектуальные технологии, 1, № 1, с. 135-139 (2018)

Для среднеоборотных двигателей, оснащенных поршнями из алюминиевых сплавов, замена цилиндровых втулок при капитальном ремонте производится в связи с кавитационной эрозией наружной охлаждаемой поверхности. Причины кавитационного изнашивания втулки является вибрация, вызванная циклическим воздействием инерционных сил при перекладке поршня. Сила удара поршня по втулке вызывает в металле возмущение – напряжение и деформацию в виде двух видов волн: продольных и поперечных. Возмущения, как одиночные волны, движутся от внутренней стенки к наружной, отражаются и интерферируют с образованием поверхностных волн, в которых деформации и напряжения соизмеримы с предельными свойствами металла. Касательные напряжения при сдвиговых деформациях разрушают наиболее слабые структурные составляющие металла: образуют каверны по направлению графитных включений и отслоения в плоскостях параллельных охлаждаемой поверхности втулки. Для устранения кавитационного износа втулки необходимо предусмотреть предлагаемые авторами конструкционно-технологические мероприятия.

Юртаев А.А., Фершалов А.Ю., Фершалов Ю.Я., Поршкевич В.В. «Методика проектирования ступеней осевых микротурбин с частичной интеграцией рабочего колеса в сопловой аппарат» Морские интеллектуальные технологии, 3, № 3, с. 54-58 (2019)

Рассмотрена задача проектирования ступеней микротурбин с частичной интеграцией рабочего колеса в сопловой аппарат с оптимальной, с точки зрения энергетической эффективности, конфигурацией. Для решения указанной задачи была в работе представлена инженерная методика, которая служит руководством для применения конструкции ступеней микротурбин с частичной интеграцией рабочего колеса в сопловой аппарат при проектировании новых ступеней микротурбин или модернизации эксплуатируемых. Методика основана на использовании математической модели внутреннего КПД, полученной по результатам экспериментальных исследований 9 ступеней микротурбин с различной степенью интеграции корневого и периферийного козырьков рабочего колеса. Предлагаемая инженерная методика применима в диапазоне варьирования параметров: величина корневого козырька рабочего колеса 1–3 мм; величина периферийного козырька рабочего колеса 1–3 мм; отношение давлений на ступень 1,79–3,97; относительная скорость (отношение окружной скорости на среднем диаметре ступени турбины к скорости звука в критическом сечении соплового аппарата) 0–0,54. Методика учитывает, что ступени микротурбин с частичной интеграцией рабочего колеса при исследованиях показали наибольшую эффективность в случае малых отношений давлений на ступень. Для достижения оптимального значения относительной скорости с сохранением заданной частоты вращения предлагается определять соответствующий диаметр ступени. В случае необходимости перехода на отличные от рассмотренных в работе параметров рабочего тела, другое рабочее тело или другие типоразмеры ступени микротурбины следует применять инструменты теории подобия.

Юртаев А.А., Фершалов А.Ю., Фершалов Ю.Я., Поршкевич В.В. «Оптимизация энергетической эффективности ступеней осевой микротурбины с частичной интеграцией рабочего колеса в сопловой аппарат» Морские интеллектуальные технологии, 3, № 3, с. 59-63 (2019)

Работа посвящена разработке математической модели и, на ее основании, нахождению оптимального значения энергетической эффективности ступеней микротурбин. В качестве показателя энергетической эффективности принят внутренний КПД ступени турбины. Результаты основаны на экспериментальных исследованиях 9 ступеней микротурбин с различной степенью интеграции корневого и периферийного козырьков рабочего колеса и с средним диаметром 50 мм. Экспериментальные исследования выполнены в диапазоне варьирования отношения давлений на ступень от 1,79 до 3,97 и частоты вращения ротора от 0 до 60000 об/мин. Представлены математическая модель внутреннего КПД осевых микротурбин с частичной интеграцией рабочего колеса в сопловой аппарат в зависимости от отношения давлений на ступень, относительной скорости (отношение окружной скорости на среднем диаметре ступени к скорости звука в критическом сечении), величины корневого и периферийного козырьков рабочего колеса, внедренных в сопловой аппарат. Приведены результаты проверки модели на адекватность экспериментальным данным. Выполнено оптимизационные вычисления с целью поиска глобального оптимума по внутреннему КПД в области проведенных исследований: величина корневого козырька рабочего колеса 1–3 мм, величина периферийного козырька рабочего колеса 1–3 мм, отношение давлений на ступень 1,79–3,97, относительная скорость 0–0,54. По результатам исследования достигнуто значение внутреннего КПД 26,4%. Проведен анализ полученных результатов и приведены рекомендации по проектированию ступеней микротурбин с частичной интеграцией рабочего колеса в сопловой аппарат.

Герасимов С.И., Зубанков А.В., Калмыков А.П., Капинос С.А., Косяк Е.Г., Кузнецов П.Г. «Экспериментальное исследование движения ударника в соленом льду» Прикладная механика и техническая физика, 61, № 4, с. 54-58 (2020)

Приводятся результаты экспериментального исследования нормального соударения цилиндрических ударников с морским льдом. Анализируется динамика развития волновых процессов в толще соленой ледяной преграды и поведение сил сопротивления прониканию ударников при различных значениях скорости соударения. Рассматривается возможность использования индукционных сечений для фиксации во времени положения ударников в преграде в диапазоне начальных значений скоростей 800–1500 м/с. С использованием метода импульсного рентгенографирования получены диаграммы движения (зависимость глубины от времени) и размеры образующихся каверн.

Краус Е.И., Фомин В.М., Шабалин И.И. «Построение единой кривой моделирования процесса кратерообразования компактными ударниками различной формы» Прикладная механика и техническая физика, 61, № 5, с. 199-210 (2020)

Выполнена серия численных расчетов параметров соударения компактных тел различной формы с массивными мишенями. Экспериментально показано, что зависимость безразмерной глубины кратера, образованного ударниками различной формы, от безразмерной кинетической энергии описывается единой кривой моделирования процесса.

Дубень А.П., Абалакин И.В., Цветкова В.О. «О граничных условиях на твердых стенках в задачах вязкого обтекания» Математическое моделирование, 32, № 11, с. 79-98 (2020)

Представлена методика задания граничных условий на твердых поверхностях, основанная на методе пристеночных функций. Методика основана на решении осредненных по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса с моделью замыкания Спаларта–Аллмараса в приближении пограничного слоя. Полученное решение используется для постановки потоковых граничных условий, компенсирующих недостаточное сеточное разрешение пограничных слоев. Для упрощенной системы уравнений выполнена дискретизация и построен алгоритм решения. Произведена параллельная программная реализация методики в рамках конечно-объемного расчетного кода. На основе тестовых случаев, представляющих собой канонические турбулентные течения, проведена серия расчетов, демонстрирующих возможности разработанной методики. Выработаны рекомендации и ограничения, связанные с практическим применением предложенной методики.

Исраилов М.Ш., Носов С.Е., Хадисов М.-Р.Б. «Решение смешанных задач дифракции нестационарных плоских и цилиндрических волн на полуплоскости и защита от взрывных волн барьерами» Вестник Московского университета. Серия 1: Математика. Механика, № 3, с. 58-62 (2020)

Получены точные аналитические решения задач дифракции нестационарных плоских и цилиндрических волн на полуплоскости при смешанных краевых условиях, когда на одной ее стороне задано условие Неймана, а на другой — условие Дирихле. С помощью численного анализа прифронтовых асимптотик установлено более значительное ослабление взрывных волн за полуплоскостью (барьером) с разными звукопоглощающими свойствами сторон, чем при полном отражении от обеих сторон полуплоскости.