Дисертації з теми "Модель чисельна"

В даній роботі проведене чисельне моделювання, з використанням методу кінцевих різниць для моделі відгалужувача на базі двох діелектричних хвилеводів з розподіленим зв’язком. На відміну від вже відомих відгалужувачів даного типу запропоновано використовувати для впливу на коефіцієнт розподілення енергії, що передається та відгалужується, металевий екран, який розміщується назовні з відстанню b від одного з діелектричних хвилеводів. При цитуванні документа, використовуйте посилання http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/27642

Мета роботи розробка веб-сервісу, що реалізує алгоритм геометричних чисельних методів на базі модулю до Node.js. Завдання роботи: проаналізувати існуючи методи інтеграції C++ коду у веб-сервіс, провести інтеграцію алгоритм геометричних чисельних методів у веб-сервіс, як модуль до Node.js, порівняти швидкість виконання алгоритму, інтегрованого як модуль до Node.js та алгоритму на JavaScript. Веб-сервіс реалізовано на основі архітектури клієнт-сервер. Клієнтську частину імплементовано за допомогою HTML, CSS, JavaScript, AngularJS. Серверну частину реалізовано за допомогою JavaScript, Node.js. Обмін даними здійснюється за допомогою REST API. Алгоритмом геометричних чисельних методів обрано AABB. Алгоритм лежить в основі визначення зіткнень геометричних об’єктів. Записка містить 67 сторінок, 14 рисунків, 5 додатків і 34 посилань.<br>The purpose of the work is the development of a web service that implements a geometric numerical algorithm based on the module to Node.js. Objectives: To analyze the existing methods of integrating C ++ code into a web service, to integrate the algorithm of geometric numerical methods into a web service, as a module to Node.js, to compare the implementation speed of the algorithm, integrated as a module to Node.js, and the JavaScript algorithm. The web service is implemented on the basis of client-server architecture. The client part is implemented using HTML, CSS, JavaScript, AngularJS. The server part is implemented using JavaScript, Node.js. The data exchange is carried out using the REST API. Algorithm of geometric numerical methods is selected AABB. The algorithm underlies the definition of collisions of geometric objects. The note contains 67 pages, 14 figures, 5 attachments and 34 links.<br>Цель работы разработка веб-сервиса, реализует алгоритм геометрических численных методов на базе модуля к Node.js. Задачи работы: проанализировать существующие методы интеграции C ++ кода в веб-сервис, провести интеграцию алгоритм геометрических численных методов в веб-сервис, как модуль к Node.js, сравнить скорость выполнения алгоритма, интегрированного как модуль к Node.js и алгоритма на JavaScript. Веб-сервис реализован на основе архитектуры клиент-сервер. Клиентскую часть имплементированы с помощью HTML, CSS, JavaScript, AngularJS. Серверную часть реализовано с помощью JavaScript, Node.js. Обмен данными осуществляется с помощью REST API. Алгоритмом геометрических численных методов избран AABB. Алгоритм лежит в основе определения столкновений геометрических объектов. Записка содержит 67 страниц, 14 рисунков, 5 приложений и 34 ссылок.

Для визначення вібраційного стану ротору, зокрема його власних частот і форм, треба розробити його достовірну математичну модель за допомогою використання методів лінійної ідентифікації параметрів математичних моделей. А при недостатній точності отриманих результатів з об’єктивних причин, також необхідно застосувати алгоритм уточнення оцінених параметрів.

Дисертаційна робота присвячена актуальній проблемі зменшення техногенного навантаження на гідросферу від об’єктів теплоенергетики шляхом моделювання та прогнозування процесів поширення забруднюючих речовин у зоні їх розташування. Результати роботи пройшли апробацію та були впроваджені. У результаті проведених досліджень розроблена математична модель перенесення забруднюючих речовин по профілю ґрунту. Урахування зміни напору та водонасичення в залежності від інтенсивності опадів, кліматичних умов, дозволило провести прогнозування стану підземних вод у зоні аерації об’єктів теплоенергетики та при фільтрації із золошлаконакопичувача. На основі методу скінченних елементів розроблені алгоритми чисельного рішення задач профільної фільтрації та масоперенесення ЗР. Для оцінки впливу об’єктів теплоенергетики, які працюють на твердому паливі, на стан прилеглих територій та виявлення шляхів міграції забруднюючих речовин проведені дослідження снігового покриву, ґрунтів та рослинності на вміст важких металів в зоні розташування Сумської ТЕЦ, які показали, що підприємство чинить негативний вплив на прилеглі території. Особливу небезпеку для гідросфери становить золощлаконакопичувач. З метою зменшення впливу місць складування золошлакових відходів на гідросферу розроблено заходи, які передбачають улаштування захисного екрану в золощлаконакопичувачі та переробку золошлаків. У результаті проведених досліджень підтверджена можливість використання місцевих глинистих матеріалів у якості сорбентів. Для розробки пропозицій щодо зменшення кількості відходів було проведене обстеження золошлаків Сумської ТЕЦ, яке показало можливість їх використання в будівництві.<br>Диссертационная работа посвящена актуальной проблеме уменьшения техногенной нагрузки на гидросферу от объектов теплоэнергетики путем моделирования и прогнозирования процессов распространения загрязняющих веществ в зоне их размещения. Результаты работы прошли апробацию и были внедрены. В результате проведенных исследований разработана математическая модель переноса загрязняющих веществ по профилю почвы. Учет изменения напора и водонасыщения, в зависимости от интенсивности осадков, климатических условий, позволил провести прогнозирование состояния подземных вод в зоне аэрации теплоэлектростанций и при фильтрации с золошлаконакопителя. На основе метода конечных элементов разработаны алгоритмы численного решения задач профильной фильтрации и массопереноса загрязняющих веществ. Для оценки влияния объектов теплоэнергетики на состояние прилегающих территорий и выявления путей миграции загрязняющих веществ проведены исследования снежного покрова, почв и растительности на содержание тяжелых метал лов в районе воздействия Сумской ТЭЦ, которые показали, что предприятие оказывает отрицательное влияние на прилегающие территории. Особую опасность для гидросферы представляет золошлаконакопитель. С целью уменьшения влияния мест складирования золошлаковых отходов на гидросферу разработаны мероприятия, которые предусматривают устройство защитного экрана в золощлаконакопителе и переработку золошлаков. В результате проведенных исследований подтверждена возможность использования местных глинистых материалов в качестве сорбентов. Для разработки предложений по уменьшению количества отходов было проведено обследование золошлаков Сумской ТЭЦ, которое показало возможность их использования в строительстве.<br>The thesis is devoted to the actual problem of reducing the technogenic load on the hydrosphere from thermal power plants by modeling and forecasting the processes of distribution of pollutants in the heat power facilities location zones. The results of the work were approved and implemented. As a result of the research, a mathematical model of the transport of pollutants along the soil profile has been developed. Taking into account changes in pressure and water saturation, depending on the intensity of precipitation, climatic conditions, the model allowed to predict the state of groundwater in the aeration zone of thermal power plants and during filtration from the ash and slag dump. On the basis of the finite element method, algorithms for numerical solution of the problems of profile filtration and mass transfer of pollutants have been developed. To assess the impact of Sumy TPP on the condition of adjacent territories and to identify migration pathways for polluting substances, snow cover, soil and vegetation, studies on the content of heavy metals were carried out, which showed that the enterprise had a negative impact on the adjacent territories. A special danger to the hydrosphere is impact of the ash and slug dump. In order to reduce the influence of ash and slag dumps on the hydrosphere, measures that envisage the construction of a protective screen in the ash and slug dump and the processing of ash and slag have been developed. As a result of the conducted studies, the possibility of using local clay materials as sorbents was confirmed. In order to develop proposals for reducing the amount of waste, a research of ash and slag from Sumy TPP was conducted, which showed the possibility of their use in construction.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.15.04 – «Шахтне та підземне будівництво». Державний вищий навчальний заклад «Національний гірничий університет», Дніпропетровськ, 2012.<br>Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.15.04 – «Шахтное и подземное строительство». Государственное высшее учебное заведение «Национальный горный университет», Днепропетровск, 2012.<br>The thesis for scientific degree of Cfndidate of technical science by speciality 05.15.04 – “Mine and underground construction”. The State higher education institution "National Mining University", Dnepropetrovsk. – 2012.<br>Робота присвячена вирішенню актуального науково-технічного завдання підвищення стійкості вузлів сполучень і ділянок протяжних виробок, що примикають до них, що має важливе значення для надійної та безаварійної роботи вугільних шахт. Для різних умов спорудження сполучень та різних етапів їх експлуатації обгрунтовані геомеханічні моделі відповідно до моделювання з використанням метода скінчених елементів. Вперше для гірничо-геологічних і гірничотехнічних умов шахти ім. В.М. Бажанова ДП «Макєєвугілля» встановлені закономірності розподілу напружень та переміщень породного контура на ділянках сполучень основних підготовчих виробок. Встановлені параметри способу підвищення стійкості сполучень основних підготовчих виробок з використанням анкерних систем кріплення та запропонований комплекс заходів щодо забезпечення їх безремонтної експлуатації.<br>Работа посвящена решению актуального научно-технического задания повышения устойчивости узлов сопряжений и участков протяженных выработок, примыкающик к ним, что имеет важное значение для надежной и безаварийной работы угольных шахт. Впервые для горно-геологических и горнотехнических условий шахты им. В.М. Бажанова ГП «Макеевуголь» по результатам шахтных и численных исследований установлены закономерности распределения напряжений и перемещений породного контура на участках сопряжений основных подготовительных выработок. Величина смещений контура непосредственно на сопряжении выработок составляет 60…90 см, зависимость смещений во времени носит незатухающий характер, деформации массива приводят к потере устойчивости конструкций крепи сопряжений и необходимости проведения ремонтных работ. Установлено, что протяженность зоны влияния узла сопряжения при одностороннем примыкании выработки составляет 20…25 м, имеет линейную зависимость по длине и, при отсутствии активных способов охраны, приводит к существенному снижению устойчивости выработки на длину в 2…3 раза превышающую начальную зону влияния. Для разных условий сооружения сопряжений и разных этапов их эксплуатации обоснованы геомеханические модели применительно к моделированию с использованием метода конечных элементов. Рассмотрены вопросы устойчивости сопряжений протяженных выработок в зависимости от их конструкции (угла примыкания выработок), времени сооружения (в забое основной выработки и с отставанием от забоя), а также от на-правления проведения сопрягающихся выработок. Установлено, что устойчивость сопряжений, сооружаемых непосредственно в забое основной выработки, будет выше, чем при его сооружении на не-котором расстоянии от забоя. Перемещения контура примыкающих выработок в первом случае уменьшаются в 1,5…2,0 раза. Также устойчивость узла сопряжения будет снижаться по мере увеличения времени его сооружения после проведения основной выработки (с увеличением расстояния от забоя основной выработки). Установлено, что при приближении одной выработки к другой, большее влияние испытывает та выработка, которая приближается. При этом зона активного влияния выработок распространяется на расстояние до 4,5 м и сохраняется вплоть до сближения выработок на расстояние до 11,0 м. Установлены параметры способа повышения устойчивости сопряжений основных подготовительных выработок с использованием анкерных систем крепления и предложен комплекс мероприятий по их безремонтной эксплуатации. Ожидаемый экономический эффект от использования рекомендаций по повышению устойчивости сопряжений магистральных протяженных выработок за счет исключения ремонтных работ, связанных с полным перекреплением узла сопряжений и подрывкой пород почвы составит 543.083 тыс. грн.<br>Work is devoted the decision of important scientific and technical task of increase stability of knots of interfaces and areas of the of long workings which join to them, that has an important value for reliable and accident-free work of coal mines. For the different terms of building of interfaces and different stages of their exploitation their geomechaniс models are grounded for a design with the use of finite elements method. First for the rock-geological and technical terms of mine the name of V.M. Bazhanova GP «Makeevugol'» is set conformity to the law of distributing of tensions and deformations of rock mass on the areas of interfaces of the basic of long workings. The parameters of method of increase of firmness of interfaces of the basic of long workings with the use of the anchor systems of fastening and complex of measures are set on their maintenance-free exploitation.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 141 – Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2020. Об'єктом дослідження є індуктори обертового магнітного поля для технологічної обробки різних речовин. Предметом дослідження є електромагнітні параметри та характеристики індукторів обертового магнітного поля. Дисертація присвячена вирішенню актуального наукового завдання з удосконалення проєктного аналізу електромагнітних параметрів в режимі неробочого ходу і характеристик індукторів обертового магнітного поля для технологічної обробки різних речовин в режимі навантаження за наявністю феромагнітних елементів, що обертаються в його робочій камері, на основі чисельно-польових розрахунків. У вступі обґрунтовано актуальність задач дослідження, показано зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами, наведена наукова новизна та сформульоване практичне значення отриманих результатів. В першому розділі установлено, що існуючі методи проєктування індукторів обертового магнітного поля на базі статора трифазного асинхронного двигуна базуються на розрахунках магнітного поля в режимі ідеального неробочого хода і не використовують чисельних методів, які, як представлено в дисертації, дозволяють розраховувати характеристики індуктора в режимі навантаження за наявності феромагнітних елементів в його робочій камері, і дають істотний прогрес в можливостях проєктування та вдосконаленні їхньої конструкції. У другому розділі показано, що застосування квазі-тривимірної математичної моделі індуктора, заснованої на методі плоско-ортогональних розрахункових моделей, що поєднують магнітні поля поперечного та поздовжнього перерізів індуктора, дозволяє проаналізувати розподіли магнітної індукції у його поперечному і поздовжньому перерізах та проявити у достатньо повній мірі його тривимірний характер. Представлена методика на основі чисельно-польових розрахунків магнітного поля для проведення аналізу впливу скорочення обмотки статора індуктора на його електромагнітні параметри. Запропонована методика розрахунку потужності магнітних втрат на основі середньоквадратичного значення максимумів модуля магнітної індукції, яка виявилась універсальною з точки зору різних геометричних форм зубцево-пазової структури і ярма осердя статора, оскільки не вимагає спрощень геометрії розрахункових моделей цих частин конструкції. В третьому розділі вперше визначено, що кут навантаження індуктора відповідає куту повороту магнітного поля, але виявляється в два рази меншим, ніж кут фази струмів обмотки індуктора. Період моментної кутової характеристики виявляється в два рази меншим періоду струмів обмотки індуктора, що відповідає класичним уявленням про кутові функції реактивного моменту електричних машин. Це дозволяє віднести розглянутий індуктор, разом з анізотропним магнітним середовищем в робочій камері, до класу реактивних синхронних машин, а конкретно – двигунів. Запропоновано метод врахування магнітної анізотропії робочої камери індуктора залежно від концентрації феромагнітних елементів в ній. Це дозволило отримати математичну модель для визначення кількісних і фазових співвідношень його електромагнітних величин в режимі навантаження: магнітної індукції, магнітного потокозчеплення, ЕРС, струму, напруги обмотки статора, а також електромагнітний момент в його робочій камері. Представлена методика на основі чисельних розрахунків магнітних полів, яка дозволяє організувати ітераційний процес для розрахункового аналізу характеристик індуктора, що працює зі змінною навантаження при стабільному струмі або напрузі живлення його обмотки. Тестовими розрахунками виявлено, що на ділянці сталої роботи в енергетичному відношенні індуктор характеризується досить високим ККД і вельми низьким значенням коефіцієнта потужності. При порівнянні кутових характеристик індуктора виявлено, що більш раціональним для експлуатації індуктора є режим при стабілізації напруги, який в бажаному робочому діапазоні кута навантаження до 25° забезпечує кращі його електричні, магнітні, силові і енергетичні параметри. Запропонований струмовий метод контролю концентрації феромагнітних елементів у робочій камері індуктора в процесі його експлуатації. Практичні розрахунки показали, що такий метод є більш чутливим і не вимагає ускладнення конструкції індуктора у порівнянні з альтернативним методом контролю за допомогою вимірювальних витків. Спостереження за струмом обмотки індуктора дозволяє контролювати заповнення його робочої камери феромагнітними елементами, не перериваючи процесу експлуатації. Це дає можливість своєчасно поповнювати камеру такими елементами і, тим самим, підтримувати на заданому рівні технологічну обробку різних речовин, що пропускаються через цю камеру. У четвертому розділі представлені експериментальні дослідження фізичної моделі індуктора, які підтвердили результати математичного моделювання електромагнітних процесів індуктора в режимі неробочого ходу і в його робочому режимі.<br>The thesis is submitted to obtain a scientific degree of Doctor of Philosophy, specialty 141 – Electricity, electronics and electrical engineering – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2020. The object of research are inductors of rotating magnetic field for technological operation of various substances. The subject of research are electromagnetic parameters and characteristics of inductors of rotating magnetic field. The dissertation is dedicated to solve actual scientific task of the design analysis development of electromagnetic parameters and characteristics of rotating magnetic field inductors for various substances technological operation. The introduction substantiates the relevance of the research tasks, shows the relationship of the work with scientific programs, plans, themes, provides scientific novelty and the practical significance of the results was formulated. In the first section, it is established that the existing methods for designing rotating magnetic field inductors based on the stator of a three-phase asynchronous motor are based on calculations of the magnetic field in the ideal idle mode and do not use numerical methods, which, as presented in the thesis, allow calculating the characteristics of the inductor in the load mode at the presence of ferromagnetic elements in its working chamber and give significant progress in the possibilities of designing and improving their design. The second chapter shows that the application of the quasi-three-dimensional mathematical model of the inductor, that was based on the method of plane-orthogonal calculated models, that combines the magnetic fields of the transverse and longitudinal sections of the inductor, allows us to analyze the distributions of magnetic induction in the transverse and longitudinal sections and to show fully its three-dimensional character. Based on the numerical-field calculations of rotating magnetic field the calculation methodology was presented in order to analyze the effect of shortening the stator winding of the inductor on its electromagnetic parameters. The proposed calculation methodology of the magnetic loss power based on the RMS maximums value of the magnetic induction module, that turned out to be universal from the point of view various geometric shapes of the toothed-groove structure and the stator yoke, because it doesn't need require simplifications of the design models geometry of these parts of the construction design. The third chapter deals with the inductor load angle that corresponds to the angle of rotation of the magnetic field and it was defined for the first time, but turns out that the inductor load angle two times less than the phase angle of the inductor winding currents. It turns out that the period of the angular torque characteristic two times less than the period of the inductor winding currents, which corresponds to the classical ideas about the angular functions of the reactive torque of electrical machines. Eventually, it allows to classify the considered inductor, together with the anisotropic magnetic environment in the working chamber, to the class of reluctance synchronous machines, and specifically, motors. The accounting method of the magnetic anisotropy of the inductor working chamber in dependence to concentration of ferromagnetic elements in it was proposed. It allows to obtain a mathematical model for determining the quantitative and phase correlations of its electromagnetic values in the load mode: magnetic induction, magnetic flux linkage, EMF, current voltage of the stator winding, and the electromagnetic torque in the working chamber. The presented methodology which is based on numerical calculations of magnetic fields, allows organizing an iterative process for the computational analysis of the characteristics of the inductor, that operates with a variable load at a stable current or supply voltage of its winding. By the test calculations it was found, that in the area of constant operation in terms of energy, the inductor is characterized by a sufficiently high efficiency and a very low power factor. During the comparison of the inductor angular characteristics, it was found that the more rational for the inductor working is the voltage stabilization mode, which in the desired working range of the load angle up to 25° provides the best electrical, magnetic, power and energy parameters. The current method for monitoring the concentration of ferromagnetic elements in the working chamber of the inductor during its operation was proposed. The practical calculations have shown that this method is more sensitive and doesn't require a complication of the inductor design in comparison with the alternative monitoring method using measuring coils. Observing the winding current of the inductor allows us to control the filling with ferromagnetic elements of its working chamber without interrupting the working process. It allows to replenish the working chamber in time with such elements and thereby maintain the technological operation of various substances on a given level, which are passed through this chamber. In the fourth chapter experimental studies of the inductor physical model are presented and it confirmed the results of mathematical modeling of the electromagnetic processes of the inductor in the no-load mode and in the operate mode.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.17 – гідравлічні машини і гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019 р. Дисертацію присвячено вирішенню науково-практичної задачі удосконалення проточних частин високонапірних оборотних гідромашин за рахунок розробки методів розрахунку та аналізу їх гідродинамічних характеристик. На підставі розгляду тенденцій розвитку гідроенергетики України, з урахуванням ролі високонапірних оборотних гідромашин в об'єднаній енергетичній системі, відмічено актуальність проектування нових проточних частин. Визначено переваги та недоліки існуючих методів дослідження гідродинамічних процесів у проточних частинах оборотних гідромашин. Наведені результати розрахунку гідродинамічних характеристик елементів проточної частини на основі методу осереднених безрозмірних параметрів для оборотних гідромашин ОРО200-В-100 та ОРО500-В-100. Застосована математична модель робочого процесу гідромашини на основі блочно-ієрархічного підходу для проведення дослідження балансу енергії. Визначено вплив геометричних параметрів елементів проточної частини на показники роботи. Проведено чисельне дослідження просторової течії рідини в проточній частині високонапірних оборотних гідромашин за допомогою CFD, що дозволило визначити та візуалізувати картину течії. Складено баланси енергії гідромашин ОРО200-В-100 та ОРО500-В-100. Відмічено, що розподіл втрат по елементам проточної частини нерівномірний: для ОРО200-В-100 найбільшу частину втрат складають втрати в робочому колесі (близько 56 %), для ОРО500-В-100 – втрати у підводі (близько 62 %). Описано основні положення визначення оптимального режиму роботи оборотної гідромашини. Запропоновано та досліджено модифікований підвід для тихохідної оборотної гідромашини ОРО500-В-100, щоб підвищити її енергетичні показники: краще узгоджені елементи ПЧ та гідравлічний ККД збільшився на 2 %.<br>Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.05.17 – Hydraulic machines and hydropneumatic units. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", 2019. The tеhesis is devoted to the solution of the scientific and practical problem of improvement of the water passages of the high-pressure reversible hydraulic due to calculation and analysis their hydrodynamic characteristics. Based on the review of the trends in the development of hydropower engineering in Ukraine and given the role of high-pressure reversible hydraulic machines in the United Power System, it was noted that the designing a new flow parts is topical task. Advantages and disadvantages of the existing methods for research hydrodynamic processes in water passages of reversible hydraulic machines were identified after their analysis. The results of the calculation of the hydrodynamic characteristics of the elements of the water passages based on the method of averaged dimensionless parameters using the example of reversible hydraulic machines OPO200-B-100 and OPO500-B-100 were demonstrated. The mathematical model of the hydraulic machine working process based on a block-hierarchical approach was used to study the energy balance in the turbine and pump modes of hydraulic machines. The influence of the geometrical parameters of the elements of the water passage on the performance was determined: how the angle of flow in the spiral casing (cп ), the height of the wicket gate (b0 D) and the shape of the wicket gate profile influence the value of the coefficient resistance in the wicket gate. A numerical study of the three-dimensional flow of fluid in the water passage of high-pressure reversible hydraulic machines was carried out using the CFD software. This program allows determining the character of the flow and presenting the fields of distribution of velocity components, pressure and streamlines. The balances of energy were compiled: for the OPO200-B-100 in the turbine and pump operation modes, for the OPO500-B-100 in the turbine operation mode. It is noted that the distribution of losses on the elements of the water passage is not uniform: for the OPO200-B-100, the greatest part of the total losses are losses in the runner (about 56%), for OPO500-B-100 - losses in the inlet (about 62%). The main points for determining the optimal operating mode of the reversible hydraulic machine are described. The modified inlet for low-speed high-pressure hydraulic machine OPO500-B-100 was proposed and investigated to increase energy performance of hydraulic machine. The spiral casing was expanded, the number of stay vane blades and wicket gate blades were reduced to 16. As a result of the calculations of the modified inlet, the obtained results showed that the second variant made it possible to better align the elements of the water passage and the hydraulic efficiency increased by 2 %.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.05.17 – гідравлічні машини і гідропневмоагрегати. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019 р. Дисертацію присвячено вирішенню науково-практичної задачі удосконалення проточних частин високонапірних оборотних гідромашин за рахунок розробки методів розрахунку та аналізу їх гідродинамічних характеристик. На підставі розгляду тенденцій розвитку гідроенергетики України, з урахуванням ролі високонапірних оборотних гідромашин в об'єднаній енергетичній системі, відмічено актуальність проектування нових проточних частин. Визначено переваги та недоліки існуючих методів дослідження гідродинамічних процесів у проточних частинах оборотних гідромашин. Наведені результати розрахунку гідродинамічних характеристик елементів проточної частини на основі методу осереднених безрозмірних параметрів для оборотних гідромашин ОРО200-В-100 та ОРО500-В-100. Застосована математична модель робочого процесу гідромашини на основі блочно-ієрархічного підходу для проведення дослідження балансу енергії. Визначено вплив геометричних параметрів елементів проточної частини на показники роботи. Проведено чисельне дослідження просторової течії рідини в проточній частині високонапірних оборотних гідромашин за допомогою CFD, що дозволило визначити та візуалізувати картину течії. Складено баланси енергії гідромашин ОРО200-В-100 та ОРО500-В-100. Відмічено, що розподіл втрат по елементам проточної частини нерівномірний: для ОРО200-В-100 найбільшу частину втрат складають втрати в робочому колесі (близько 56 %), для ОРО500-В-100 – втрати у підводі (близько 62 %). Описано основні положення визначення оптимального режиму роботи оборотної гідромашини. Запропоновано та досліджено модифікований підвід для тихохідної оборотної гідромашини ОРО500-В-100, щоб підвищити її енергетичні показники: краще узгоджені елементи ПЧ та гідравлічний ККД збільшився на 2 %.<br>Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.05.17 – Hydraulic machines and hydropneumatic units. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", 2019. The tеhesis is devoted to the solution of the scientific and practical problem of improvement of the water passages of the high-pressure reversible hydraulic due to calculation and analysis their hydrodynamic characteristics. Based on the review of the trends in the development of hydropower engineering in Ukraine and given the role of high-pressure reversible hydraulic machines in the United Power System, it was noted that the designing a new flow parts is topical task. Advantages and disadvantages of the existing methods for research hydrodynamic processes in water passages of reversible hydraulic machines were identified after their analysis. The results of the calculation of the hydrodynamic characteristics of the elements of the water passages based on the method of averaged dimensionless parameters using the example of reversible hydraulic machines OPO200-B-100 and OPO500-B-100 were demonstrated. The mathematical model of the hydraulic machine working process based on a block-hierarchical approach was used to study the energy balance in the turbine and pump modes of hydraulic machines. The influence of the geometrical parameters of the elements of the water passage on the performance was determined: how the angle of flow in the spiral casing (cп ), the height of the wicket gate (b0 D) and the shape of the wicket gate profile influence the value of the coefficient resistance in the wicket gate. A numerical study of the three-dimensional flow of fluid in the water passage of high-pressure reversible hydraulic machines was carried out using the CFD software. This program allows determining the character of the flow and presenting the fields of distribution of velocity components, pressure and streamlines. The balances of energy were compiled: for the OPO200-B-100 in the turbine and pump operation modes, for the OPO500-B-100 in the turbine operation mode. It is noted that the distribution of losses on the elements of the water passage is not uniform: for the OPO200-B-100, the greatest part of the total losses are losses in the runner (about 56%), for OPO500-B-100 - losses in the inlet (about 62%). The main points for determining the optimal operating mode of the reversible hydraulic machine are described. The modified inlet for low-speed high-pressure hydraulic machine OPO500-B-100 was proposed and investigated to increase energy performance of hydraulic machine. The spiral casing was expanded, the number of stay vane blades and wicket gate blades were reduced to 16. As a result of the calculations of the modified inlet, the obtained results showed that the second variant made it possible to better align the elements of the water passage and the hydraulic efficiency increased by 2 %.

Робота виконана на кафедрі технології машинобудування, верстатів та інструментів Сумського державного університету Міністерства освіти і науки України.<br>Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціа-льністю 05.02.08 − технологія машинобудування. − Національний технічний універ-ситет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», МОН України, Київ, 2019. Дисертацію присвячено розробленню технології оброблення внутрішніх різей методом безцентроїдного огинання на фрезерних верстатах з ЧПК із застосуванням непрофільного інструмента. На основі аналізу існуючих методів оброблення внутрішніх різей сформульо-вано робочу гіпотезу дисертаційного дослідження, що полягає в обґрунтуванні перспектив використання методу безцентроїдного огинання, як більш продуктивного способу забезпечення показників точності та якості внутрішніх різей. На основі математичного моделювання процесу силової взаємодії обґрунтовано ефективність запропонованої конструкції різального інструмента для реалізації метода безцентроїдного огинання на фрезерних верстатах з ЧПК. Шляхом лінійного програмування та оптимізації за критерієм максимальної продуктивності, з обмеженням по параметрам точності та якості оброблюваних різей визначено область оптимальних режимів різання. Експериментально обґрунтовано застосування технології обробки внутрішніх різей для діапазонів метричної, дюймової та круглої різей. На основі розрахунку оперативного часу встановлено, що запропонована технологія дозволяє скоротити основний час від 2 до 9 разів, а допоміжний – від 2 до 3 разів в порівняні з існуючими технологіям обробки внутрішніх різей.<br>Thesis for scientific degree of Candidate of Engineering Science on specialty 05.02.08 – Manufacturing Engineering. – National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Ministry of Education and Science of Ukraine, Kyiv, 2019. The dissertation is devoted to the development of the technology of machining of internal threads using the method of non-centroidal bending on CNC milling machines with the use of a non-profile cutting tool. On the basis of the analysis of the ad-vantages and disadvantages of existing methods of machining internal threads with profile cutting tool or comb tool cutters, and multi-pass turning with a non-core cutting tool, the working hypothesis of the dissertation research was formulated. It consisted in justification of the prospects of using the method of non-centroidal bending as a more productive technology of ensuring the accuracy and quality parameters of internal thread. It was justified the area of application of machining method of non-centroidal with a non-core cut-ting tool for the metric thread- in the range of thread steps from 2 to 3,5 mm and diameters from 16 to 64 mm, trapezoidal threads with thread step - 2 mm and diameters from 16 to 28 mm, inch thread - with all standard sizes of steps and diameters from G3/8 to G3 '' and rope thread with a thread step – 12,7 mm and diameters from R22 to 64 mm. In present research by means of calculating the parameters of the spiral trajectory, the kinematic scheme of combining the rotation of the cutting tool, the movement of the axial feed of the cutting tool, the movement of the circular supply of the workpiece around the axis of the cutting tool, and the number of cutting inserts it was theoretically justified condition of bending of cutting inserts for a new method for machining internal threads. Based on mathematical modeling of force interaction, the efficiency of the proposed design of a cutting tool for the implementation of the method of non-centroidal bending on CNC milling machines was justified. As a result of modal analysis of designed cutting tool for machining of rope, metric and inch threads it was determined proved no resonance when using the developed tool. The value of the first internal frequency of a non-core tool for machining rope thread was 2213 Hz, which didn’t coincide with the natural frequency of machining, which was 63 Hz, at spindle speed ni = 1250 rpm for cutting tool with three cutting inserts. The first internal frequency of a non-core cutting tool for machining metric and inch thread was 1537 Hz, which also did not coincide with the natural frequency of the cutting tool during machining – 50 Hz, which corresponds to the spindle speed ni = 1000 rpm for cutting tool with three cutting inserts. By means of linear programming and optimization based on the criterion of maximum productivity, with the limitation on the parameters of accuracy and quality of internal thread, the area of optimal cutting parameters was determined. It was established and experimen-tally confirmed that the proposed manufacturing technology, as well as the design of cutting tools for circular R32 and metric cut M48x3-7N and M48x3-LH-7N, allowed to ensure the accuracy of machining in accordance with the requirements of the relevant standards. The optimal cutting parameters for rope thread R32 was determined for machining of stainless steel 5ХНМ (1.2711, 1.2713, 55NiCrMoV5 in DIN classification): cutting speed – 118 m/min and FPM – mm/min, and for machining steel 40Х (1.7045, 37Cr4 in DIN classifica-tion) cutting speed – 144 m/min, and FRM – 210 mm/min. On the basis of calculation of operating time according to the criteria of the direct manufacture time and auxiliary time it was determined that the proposed technological process allowed to reduce direct manufacture time from 2 to 9 times, and the auxiliary time - from 2 to 3 times in comparison with the existing technological process of machining of internal threads. Implementation of the results of the dissertation research into manufacturing allowed to receive an economic effect, according to the enlarged calculations, for machining bit blank in the amount of 42260 UAH., and when machining double socket – 16550 UAH., with annual output 2000 pcs. of each item. That allowed to reduce the cost of one part by 21,13 UAH. and 8,28 UAH respectively.<br>Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.02.08 – технология машиностроения. – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского» МОН Украины, Киев, 2019. Диссертация посвящена разработке технологии обработки внутренних резьб методом безцентроидного огибания на фрезерных станках с ЧПУ с применением непрофильного инструмента. На основе анализа существующих методов обработки внутренних резьб сформулированы рабочая гипотеза диссертационного исследования, которая заключается в обосновании перспектив использования метода безцентроидного огибания, как более продуктивного способа обеспечения показателей точности и качества внутренних резьб. На основе математического моделирования процесса силового взаимодействия обоснована эффективность предложенной конструкции режущего инструмента для реализации метода безцентроидного огибания на фрезерных станках с ЧПУ. Путем линейного программирования и оптимизации по критерию максималь-ной производительности, с ограничением по параметрам точности и качества, определена область оптимальных режимов резания для диапазонов метрической, дюймовой и круглой резьб. Экспериментально обосновано применение технологии обработки для диапазонов метрической, дюймовой и круглой внутренних резьб. На основе расчета оперативного времени установлено, что предложенная технология позволяет сократить основное время от 2 до 9 раз, а вспомогательного – от 2 до 3 раз в сравнении с существующими технологиям обработки внутренних резьб.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018 р. Дисертацію присвячено створенню нових методів опису та моделювання анізотропної в'язкопружності композиційних елементів конструкцій і машин. На підставі аналізу актуальних методик встановлено, що на даний момент не існує комплексного підходу до встановлення параметрів анізотропної в'язкопружності полімерних армованих композиційних матеріалів, а також моделювання їхньої механічної поведінки. З метою визначення властивостей в'язкопружного композиту був розроблений чисельний метод гомогенізації ядер ортотропної в'язкопружності ортогонально армованого композиційного матеріалу. Спланований та реалізований експеримент зі знаходження параметрів анізотропної в'язкопружності склотекстоліту кількісно та якісно підтвердив результати чисельних розрахунків, що продемонструвало необхідність врахування в'язкопружних властивостей із загальним ступенем анізотропії при моделюванні механіки елементів конструкцій і машин, виконаних із полімерних армованих композиційних матеріалів. Запропонований в роботі метод накладених сіток надав до цього моменту відсутні можливості моделювання будь якого ступеня анізотропії в'язкопружних властивостей в програмних комплексах скінченно-елементного. Цей метод в роботі був застосований до моделювання контакту ділянки пружного трубопроводу із ортотропним в'язкопружним ремонтним бандажем за допомогою тривимірної в'язкопружної скінченно-елементної моделі, що в порівнянні із розробленими аналітичною та чисельно-аналітичною моделями плоского вісесиметричного напружено-деформованого стану такої конструкції показало його адекватність та високу точність.<br>Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.02.09 – Dynamics and Strength of Machines. – National Technical University "Kharkiv Politechnical Institute", 2018. The thesis is dedicated to a creation of new methods for describing and modeling the anisotropic viscoelasticity of composite structural elements. Basing on an analysis of actual methods it is established that at the moment there is no a complex approach for determining anisotropic viscoelastic parameters of polymer reinforced composite materials and modeling their mechanical behavior. With a purpose of finding the quantitative and qualitative properties of a viscoelastic composite, a numerical method for homogenizing orthotropic viscoelastic kernels of orthogonally reinforced composite material, that are dependent on a fiber volume fraction, time and temperature, was developed. The time dependencies of these kernels were approximated by Prony series, whereas the temperature ones were approximated by Williams-Landel-Ferry shift function. This approach allowed to indicate that the viscoelasticity of fiber reinforced polymeric composite materials is of orthotropic nature for an orthogonal reinforcement scheme, that the relaxation curves of viscoelastic parameters are not similar to each other, which contradicts the classical engineering viscoelastic models, and that the temperature dependency of these properties coincide with the ones of the composite polymeric matrix. The planned and realized experiment on finding the parameters of anisotropic viscoelasticity of a fiber-glass with a woven reinforcement scheme has confirmed the results of numerical calculations, which demonstrated the need to take into account viscoelastic properties with a general degree of anisotropy when modeling the mechanics of structural elements and machines made of fiber reinforced polymeric composite materials. The experiment rig was improved during the research in order to satisfy the requirements for carrying out tests on plane polymeric composite samples. The method of super-imposed meshes proposed in the work provided the possibilities of modeling any degree of anisotropy of viscoelastic properties in commercial finite-element codes without a necessity to create additional material user subroutines using only the standard tools of these codes. The convergence of the method was also proved in the work. This method was applied to modeling a contact behavior of an elastic pipeline section with an orthotropic viscoelastic repair bandage using a three-dimensional viscoelastic finite element model that in comparison with the developed analytical and numerical-analytical models of a plane axisymmetric stress-strain state of such a design showed its adequacy and accuracy. In addition, proposed analytical and numerical-analytical methods allowed to take into account mounting features of repair band-age assembled on unloaded or loaded pipeline with or without tension, that enabled to indicate a relaxation of contact stresses for different repair regimes.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.09 – динаміка та міцність машин. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018 р. Дисертацію присвячено створенню нових методів опису та моделювання анізотропної в'язкопружності композиційних елементів конструкцій і машин. На підставі аналізу актуальних методик встановлено, що на даний момент не існує комплексного підходу до встановлення параметрів анізотропної в'язкопружності полімерних армованих композиційних матеріалів, а також моделювання їхньої механічної поведінки. З метою визначення властивостей в'язкопружного композиту був розроблений чисельний метод гомогенізації ядер ортотропної в'язкопружності ортогонально армованого композиційного матеріалу. Спланований та реалізований експеримент зі знаходження параметрів анізотропної в'язкопружності склотекстоліту кількісно та якісно підтвердив результати чисельних розрахунків, що продемонструвало необхідність врахування в'язкопружних властивостей із загальним ступенем анізотропії при моделюванні механіки елементів конструкцій і машин, виконаних із полімерних армованих композиційних матеріалів. Запропонований в роботі метод накладених сіток надав до цього моменту відсутні можливості моделювання будь якого ступеня анізотропії в'язкопружних властивостей в програмних комплексах скінченно-елементного. Цей метод в роботі був застосований до моделювання контакту ділянки пружного трубопроводу із ортотропним в'язкопружним ремонтним бандажем за допомогою тривимірної в'язкопружної скінченно-елементної моделі, що в порівнянні із розробленими аналітичною та чисельно-аналітичною моделями плоского вісесиметричного напружено-деформованого стану такої конструкції показало його адекватність та високу точність.<br>Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.02.09 – Dynamics and Strength of Machines. – National Technical University "Kharkiv Politechnical Institute", 2018. The thesis is dedicated to a creation of new methods for describing and modeling the anisotropic viscoelasticity of composite structural elements. Basing on an analysis of actual methods it is established that at the moment there is no a complex approach for determining anisotropic viscoelastic parameters of polymer reinforced composite materials and modeling their mechanical behavior. With a purpose of finding the quantitative and qualitative properties of a viscoelastic composite, a numerical method for homogenizing orthotropic viscoelastic kernels of orthogonally reinforced composite material, that are dependent on a fiber volume fraction, time and temperature, was developed. The time dependencies of these kernels were approximated by Prony series, whereas the temperature ones were approximated by Williams-Landel-Ferry shift function. This approach allowed to indicate that the viscoelasticity of fiber reinforced polymeric composite materials is of orthotropic nature for an orthogonal reinforcement scheme, that the relaxation curves of viscoelastic parameters are not similar to each other, which contradicts the classical engineering viscoelastic models, and that the temperature dependency of these properties coincide with the ones of the composite polymeric matrix. The planned and realized experiment on finding the parameters of anisotropic viscoelasticity of a fiber-glass with a woven reinforcement scheme has confirmed the results of numerical calculations, which demonstrated the need to take into account viscoelastic properties with a general degree of anisotropy when modeling the mechanics of structural elements and machines made of fiber reinforced polymeric composite materials. The experiment rig was improved during the research in order to satisfy the requirements for carrying out tests on plane polymeric composite samples. The method of super-imposed meshes proposed in the work provided the possibilities of modeling any degree of anisotropy of viscoelastic properties in commercial finite-element codes without a necessity to create additional material user subroutines using only the standard tools of these codes. The convergence of the method was also proved in the work. This method was applied to modeling a contact behavior of an elastic pipeline section with an orthotropic viscoelastic repair bandage using a three-dimensional viscoelastic finite element model that in comparison with the developed analytical and numerical-analytical models of a plane axisymmetric stress-strain state of such a design showed its adequacy and accuracy. In addition, proposed analytical and numerical-analytical methods allowed to take into account mounting features of repair band-age assembled on unloaded or loaded pipeline with or without tension, that enabled to indicate a relaxation of contact stresses for different repair regimes.

Дмитренко В. В. Динаміка обертового осцилятора із нелінійною функцією демпфування : кваліфікаційна робота магістра спеціальності 113 "Прикладна математика" / наук. керівник В. З. Грищак. Запоріжжя : ЗНУ, 2020. 51 с.<br>UA : Робота викладена на 51 сторінці друкованого тексту, містить 7 рисунків, 29 джерел. Об’єкт дослідження: задача динаміки обертового математичного маятника із нелінійною функцією демпфування. Мета роботи: отримання нових наближених аналітико-чисельних розв’язків актуальних нелінійних задач динаміки систем із нелінійною функцією демпфування. Метод дослідження: аналітичний. У кваліфікаційній роботі на базі гібридного асимптотичного підходу запропонована нова математична модель з аналітико-чисельним алгоритмом дослідження і візуалізацією досліджуваних процесів, а також отриманими наближеними аналітичними розв’язками задачі, яка описується сингулярним диференціальним рівнянням зі змінними параметрами. Отримані наближені аналітичні розв’язки дозволяють рекомендувати здобуті у кваліфікаційній роботі залежності для подальшого розвитку теорії математичного моделювання, а також практичного використання при проектуванні конструкцій нової техніки.<br>EN : The work is presented on 51 pages of printed text, 7 figures, 29 references. The object of the study is nonlinear problem of dynamics for rotating mathematical oscillation with nonlinear damping function under the action of a periodic external loading. The aim of the study is obtaining a new approximate analytic-numerical solution of actual nonlinear problems of dynamics of systems with nonlinear damping function. The method of research is analytical. In this qualification paper on the basis of hybrid asymptotic approach a new mathematical model with analytical and numerical algorithm for the study and visualization of the are proposed. An approximate analytical solution of problems, which are described by singular differential equations with variable coefficients and their systems are obtained. The approximate analytical solutions obtained allows to recommend the dependence obtained in the qualification work for the further development of the theory of mathematical modeling, as well as practical use in the design of structures of new technology.