Тепловая труба, являясь пассивным устройством, способна передавать огромные объемы теплоты при малых площадях поперечного сечения чрезвычайно малых перепадах температур. Благодаря своей исключительной эффективности в передаче теплоты тепловые трубы широко используются во многих инженерных сооружениях, позволяя передавать теплоту на значительные расстояния, минимизируя при этом колебания температуры. Этот метод передачи теплоты становится все более и более востребованным. В основе конструкции лежит пустая камера, расположенная после цилиндра или квадрата, заполненного испаряющейся рабочей жидкостью. Данный метод теплопередачи используется в солнечных водонагревателях, компьютерах, солнечных энергосборниках, ноутбуках, мобильных устройствах и электронных схемах. Использование тепловых труб значительно повышает эффективность устройств, требующих больших объемов теплопередачи и эффективного управления тепловыми процессами. В данной работе изучается влияние рабочей жидкости и материала на характеристики тепловых труб. Авторы разработали полноценную экспериментальную установку для изучения характеристик тепловых труб, включая теплопроводность, коэффициент теплопередачи и общую эффективность. В процессе исследований был изучен ряд рабочих жидкостей, включая воду, ацетон и этанол, а также различные материалы труб, такие как медь, алюминий и латунь. Полученные результаты демонстрируют существенные различия в показателях производительности в зависимости от выбора рабочей жидкости и материала трубы. В целом теплопередающая способность в значительной степени зависит от теплопроводности рабочей жидкости, при этом определенные жидкости имеют более высокие показатели по сравнению с другими. Эффективность теплопередачи в значительной степени зависит от теплопроводности и характеристик поверхности материала трубы. Кроме того, совместимость рабочей жидкости и материала трубы существенно влияет на долговременную надежность и долговечность тепловых труб. Коррозия, деградация материала и фазовые переходы являются критически важными факторами, которые необходимо тщательно учитывать при выборе оптимального сочетания рабочей жидкости и материала трубы. Данное исследование предоставляет ценную информацию о проектировании и оптимизации тепловых труб для различных применений в области терморегулирования, подчеркивая важность выбора соответствующих рабочих жидкостей и материалов труб для повышения производительности и надежности.
Наука и техника
2026. — Выпуск 3
Содержание:
Материал статьи отражает методику расчета состава цементного газобетона на микрозаполнителе из гранитной породы для сборного и монолитного строительства, включая строительство с использованием технологии 3D-бетонирования. Методика предназначена для расчета составов газобетона теплоизоляционного и теплоизоляционно-конструкционного назначения (в диапазоне классов по прочности на осевое сжатие B0,5 – В5 и марок по средней плотности D200 – D900) по литьевой технологии, со вспучиванием газобетонной смеси в полостях форм, съемных и несъемных опалубок, включая стеновые конструкции, возведенные по технологии 3D-бетонирования, без вибрационного воздействия. Разработанная, экспериментально и в опытно-производственном порядке апробированная методика базируется на использовании в качестве микрозаполнителя тонкодисперсных фракций, выделенных из гранитного отсева – технологического отхода от производства гранитного щебня на РУПП «Гранит» (г. Микашевичи). В статье предлагаемая методика представлена на примере расчета состава конструкционно-теплоизоляционного газобетона класса по прочности на осевое сжатие B0,5, марки по средней плотности D400, в соответствии с положениями СТБ 1570–2005. Методика является составной частью авторской разработки энергосберегающей технологии ячеистого цементного газобетона безавтоклавного твердения, которая позволяет отказаться от энергозатратного, технически сложного и дорогостоящего автоклавного оборудования при изготовлении сборных изделий и за счет возможности твердения такого газобетона в естественных условиях обеспечивает использование получаемого по ней теплоизоляционного газобетона в монолитном строительстве, включая теплои звукоизоляцию стен зданий, возведенных по технологии 3D-бетонирования, а также устройство в съемных и несъемных опалубках строительных конструкций с использованием газобетона конструкционно-теплоизоляционного назначения. Белорусский национальный технический университет готов к сотрудничеству с заинтересованными предприятиями и организациями в части использования материала статьи и по другим направлениям строительного производства.
Ключевые слова
Предлагается решение по оптимизации прямоугольной железобетонной плиты с подкрепленным ребрами технологическим отверстием. Для статического расчета использована компьютерная программа Sturm, составленная на алгоритмическом языке Pascal (Delphi). Работа посвящена разработке эффективного метода параметрической оптимизации на основе упругопластической 2D конечно-элементной модели. Нагрузка на конечно-элементную модель передается через узлы, связывающие конечные элементы. Учитывая особенности бетона, принят нелинейный составной закон деформирования конечных элементов с изменяющейся жесткостью до и после образования трещин. Учитывая это, для определения напряженно-деформированного состояния плиты используется метод приближений – метод Зейделя. В качестве целевой функции принята стоимость бетона и арматуры, затраченных на изготовление плиты. Решение задачи ограничено толщиной плиты, высотой ребра, максимальным прогибом, напряжением и изгибающим моментом. Оптимальное решение определяется в дискретном пространстве, построенном на переменных оптимизации – толщине плиты, высоте ребра и площади арматуры. Предварительно по результатам сканирования на сетке выбранного отдельного слоя, построенной на параметрах hpl и hreb, устанавливается «запрещенная» ограничениями область пространства. На «разрешенной» части пространства выполняется поиск оптимального решения. Затем рассматривается следующий очередной слой, и в нем так же определяется оптимальное решение. Процесс продолжается до тех пор, пока не будут исследованы все слои пространства поиска. Из всех найденных решений выбирается глобальный минимум целевой функции. Этот метод обеспечивает гарантию, что найденное решение является абсолютным.
Ключевые слова
Антиблокировочные тормозные системы (АБС) широко применяются в современных автомобилях благодаря своей способности предотвращать блокировку колес при торможении, тем самым сохраняя управляемостьи обеспечивая требуемый уровень активной безопасности транспортного средства. АБС представляет собой сложную мехатронную систему, объединяющую гидравлические, механические и электрические компоненты под управлением отдельного электронного модуля. В данном исследовании представлен мультидисциплинарный подход к комплексному моделированию работы АБС легкового автомобиля с использованием программных пакетов AMESim Simcenter для анализа динамики гидравлических процессов и MATLAB Simulink для оценки продольной динамики автомобиля в тормозном режиме и анализа логики управления исполнительными механизмами. Четырехканальный гидравлический модулятор АБС смоделирован в программном пакете AMESim, где входным сигналом на электромагнитные клапаны является управляющий сигнал электронного блока управления, а выходным – давление в контурах тормозной системы. Субмодель Simulink получает в качестве входных данных информацию о величине давления в тормозных контурах и использует ее для расчета вероятности блокировки и последующего скольжения колес при определенном коэффициенте сцепления, образуя замкнутую систему комплексного моделирования. Для динамического регулирования тормозных сил в зависимости от условий скольжения предложен гибридный алгоритм управления модулятором АБС, сочетающий классический ПИД-регулятор с элементами математического аппарата нечеткой логики. Предложенная структура комплексного моделирования обеспечивает в режиме реального времени взаимодействие между механической частью АБС и ее программно-аппаратным модулем управления, где выходное давление от субмодели AMESim поступает в субмодель Simulink, а управляющий сигнал от Simulink приводит в действие определенную комбинацию электромагнитных клапанов модулятора субмодели AMESim. Для валидации модели и оценки эффективности «нечеткого» контроллера разработана экспериментальная установка и проведен натурный эксперимент. Результаты экспериментальных исследований показали, что система обеспечивает торможение автомобиля со скорости 90 км/ч без блокировки колес за 2,54 с на тормозном пути 30,48 м, что приблизительно на 8,5 и 6,5 % соответственно меньше аналогичных показателей при классической схеме управления гидравлическим модулятором АБС. Результаты моделирования практически совпали с экспериментальными данными, показав погрешность 4,4 % по времени торможения, менее 0,5 % по тормозному пути и 3,9 % по замедлению автомобиля, что свидетельствует о высокой точности математической модели и ее адекватности. Полученные данные подтверждают, что интеграция ПИД-регулятора с нечеткой логикой в цепь управления контроллера значительно улучшает характеристики АБС, обеспечивая эффективное и стабильное торможение в аварийных условиях при различных коэффициентах сцепления с дорогой.
Ключевые слова
В условиях роста протяженности заторов на улично-дорожной сети крупных городов наиболее эффективным мероприятием, по мнению отечественных и зарубежных специалистов, является развитие городского пассажирского транспорта, в том числе создание приоритетных условий для его движения. Однако в современных условиях достаточно сложно оценить эффективность данного мероприятия, особенно тогда, когда планируется создание целой системы выделенных полос. Учитывая это, целью настоящей работы является разработка методов прогнозирования скорости движения городского пассажирского транспорта в рамках создания приоритетных условий движения. Для решения данной проблемы автор провел обзор существующих методик и предложил свои методы. Первый метод прогнозирования скорости сообщения основан на анализе скорости движения пассажирского транспорта во внепиковые периоды. Подобный прогноз может осуществляться с помощью как учетчиков, находящихся внутри подвижного состава, так и навигационных систем, установленных внутри салона автобуса. Второй метод прогнозирования основан на данных геоинформационной системы Яндекс Пробки. Суть метода состоит в получении данных о скорости движения транспортного потока по сети и его перерасчете для автобусного движения с учетом потерь времени на остановочные пункты. Результаты исследования показали, что реализация мероприятий по выделению отдельных полос для движения пассажирского транспорта в г. Екатеринбурге позволит увеличить среднюю скорость городского пассажирского транспорта по сети в пиковые часы на 27 %. При этом среднее время поездки пассажира в пиковые часы снизится на 35 %. Полученные результаты могут быть использованы в городах различной крупности, особенно эффективно применять подобные методы при разработке документов транспортного планирования, таких как «Комплексная схема организации дорожного движения» и «Комплексная транспортная схема».
Ключевые слова
Результаты исследований, описанные в статье, посвящены вопросам оптимизации проведения планового технического обслуживания и необходимого ремонта легковых автомобилей. В работе проведена оценка наличия мобильной инфраструктуры, которая может обеспечивать своевременный и качественный ремонт на высоком уровне, что позволит эффективно и рационально использовать автомобильный транспорт для нужд населения. В настоящее время плановое техническое обслуживание и ремонт автомобилей проводятся на стационарных станциях, что требует от владельцев временных и материальных затрат. В статье описано исследование возможности использования мобильных станций технического обслуживания. Приведены результаты проведенной оценки спроса на услуги и виды необходимых работ, а также исследования рынка использования таких станций. Приведен эффективный радиус использования станции, исследованы основные ее возможности и целевая аудитория клиентов, которые имеют желание обслуживать свои автомобили на мобильной станции. Особую актуальность использования мобильных станций технического обслуживания для проведения технического обслуживания и ремонта показали районы с высокой плотностью транспортных средств. Сформулирована цель работы, которая заключается в обосновании разработки, проектирования и использования мобильных станций технического обслуживания как средства улучшения инфраструктуры по обслуживанию легковых автомобилей. Представлен расчет ожидаемых затрат на функционирование мобильной станции, обоснована стоимость работ и определена минимальная эффективная стоимость вызова мобильной станции технического обслуживания. Даны практические рекомендации по эффективному применению мобильной станции технического обслуживания легковых автомобилей.
Ключевые слова
Определение остаточного ресурса агрегатов на практике или выполняют субъективно, или этот показатель совсем не оценивают по причине отсутствия необходимых методов и средств, в то время как большое число агрегатов списывают или направляют в трудоемкий ремонт со значительной долей неиспользованного ресурса. Цель работы заключалась в разработке способа оценки остаточного ресурса отдельного агрегата с использованием значений структурных параметров, связанных с измеряемыми диагностическими параметрами виброакустическими методами, а также оценки суммарного остаточного ресурса группы одноименных агрегатов. На основании обследования партии двигателей предложен метод оценки остаточного ресурса автомобильных агрегатов, который включает: выбор основного структурного параметра исследуемого вида агрегата, описание вариационного ряда прогнозных значений полного ресурса отдельных агрегатов с определением плотности вероятности его распределения, суммарного полного ресурса, плотности вероятности распределения остаточного ресурса и суммарного остаточного ресурса. Установлено, что плотность вероятности распределения полного ресурса подчиняется закону Вейбулла, а плотность остаточного ресурса – экспоненциальному закону. Показано, что потеря доли полного ресурса агрегатов перед их снятием с эксплуатации перед списанием или направлением в трудоемкий ремонт составляет в масштабах отрасли или предприятия 20–40 %. Полученные сведения позволяют дать экономическую оценку сбережения остаточного ресурса эксплуатируемых агрегатов. В случае назначения ремонтных работ с использованием предварительных диагностических исследований будет определена номенклатура заменяемых деталей, входящих в соединения, состояние которых близко к предельному.
Ключевые слова
Получен частотный керамический материал с высокой температурной стабильностью резонансной частоты, что гарантирует устойчивую работу устройств на его основе при изменении температур. В статье представлены результаты влияния условий получения на микроструктуру и диэлектрические свойства, а также на микроволновые параметры керамики. Для получения материала использован метод твердофазного синтеза, который проводился при температуре 1000 °С и времени синтеза 2 ч с последующим термическим обжигом. Показано, что оптимальные микроволновые свойства керамики состава BaSm2Ti4O12 имеют при температурах спекания в интервале 1360–1380 °С. Установлено, что путем изменения температуры спекания значение диэлектрической проницаемости керамического материала можно увеличить почти в два раза. Экспериментально определены резонансные частоты керамик для различных температурных режимов спекания. Значения резонансных частот материалов варьируются от 6,7 до 8,9 ГГц. Получено, что добротность керамического материала вблизи резонансных частот существенно зависит от рабочих температур, при температурах выше 40 °С наблюдается снижение добротности керамического материала на 22–30 %. Путем изучения частотных зависимостей действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости исследуемых керамик установлены возможные механизмы поляризации. Показано, что резонансный характер дисперсии диэлектрической проницаемости характерен для интервала частот 100–900 МГц. На частотах гигагерцового интервала преобладает дипольная и миграционная поляризация. Полученные керамики благодаря своим свойствам в гигагерцовом диапазоне частот могут использоваться для изготовления подложек для микрополосковых антенн и СВЧ-схем, а также в качестве диэлектрических резонаторных антенн и компонентов систем спутниковой и мобильной связи.
Ключевые слова
Изложено исследование кинетики теплообмена по экспериментальным данным влагообмена тонких плоских керамических, асбестовых и войлочных влажных пластин на основе уравнения кинетики сушки. Исследование процесса сушки проводилось при температуре 90, 120, 150 °C и скорости воздуха 3, 5, 10 м/с. Установлены связи между влаго и теплообменом с использованием уравнения кинетики сушки, числа Ребиндера и температурного коэффициента сушки. Определены уравнения для плотности тепловых потоков для второго периода на основе относительной скорости сушки, уравнения для расчета средних температур в периоде падающей скорости сушки на основе температурного коэффициента сушки и отношения ее времени по периодам. Установлены связи между комплексными переменными, между отношениями времени сушки по периодам и текущего влагосодержания к критическому. Показано, что перекрестная обработка экспериментальных данных по сушке конкретных материалов позволяет определить критическое влагосодержание материалов. Представлен метод обработки экспериментальных данных, позволяющий определять критическое влагосодержание материала, опытных кривых сушки для керамики, асбеста, войлока при разных режимах. Приведена формула для определения относительной скорости сушки как функции отношения текущего влагосодержания к критическому. Приведены результаты расчетов значений плотностей тепловых потоков, относительной скорости и среднеинтегральных температур для периода падающей скорости в процессах сушки керамики, асбеста и войлока, сопоставление расчетных значений с экспериментальными. Погрешность в значениях находится в зоне ошибки обработки экспериментальных данных.
Ключевые слова
Актуальность исследований в области отказоустойчивости, или жизнестойкости (resilience), цепочек поставок резко возросла под влиянием глобальных кризисов, таких как пандемия COVID-19, геополитическая напряженность и климатические изменения. В статье рассмотрены отдельные вопросы практического применения методологии количественной оценки отказоустойчивости цепочек поставок с учетом транспортно-логистической деятельности. Разработана модель стратегической адаптации, которая является логическим завершением разработки целостной методологии QSCR, превращая ее из инструмента пассивного анализа в активный инструмент проактивного управления. Она позволяет компаниям количественно оценивать и сравнивать различные сценарии развития своих цепей поставок, экономически обосновывать инвестиции в повышение надежности и цифровизацию, перейти от режима «тушения пожаров» к системному управлению рисками, что является фактором выживания и конкурентоспособности в условиях новой экономической реальности. Внедрение данного подхода на уровне предприятий Республики Беларусь и ЕАЭС позволит повысить устойчивость их бизнес-моделей, снизить зависимость от внешних шоков и укрепить их позиции в региональных и глобальных цепях создания стоимости. Разработаны практические рекомендации, сгруппированные по трем уровням: корпоративному, отраслевому (в рамках ЕАЭС) и национальному.
