Проведено теоретичне та експериментальне дослідження імпульсних і хвильових рухів ідеальної стислової рідини з рухомими межами та кавітацією. Розроблено математичні моделі ряду гідроімпульсних установок і технологічних процесів. Сформульовано критерії практичної придатності різних моделей. Удосконалено й адаптовано надійні та ефективні числові методи для розрахунку нестаціонарних течій рідини з кавітацією. На модельних і прикладних задачах досліджено дві моделі кавітації: з постійним тиском і постійною швидкістю звуку. Запропоновано спрощену модель кавітації з постійними тиском і постійною густиною. Розв'язано ряд прикладних задач руху рідини з кавітацією. Показано істотний вплив кавітації на параметри течії. Теоретично та експериментально досліджено внутрішню балістику імпульсного водомета (ІВ) та гідрогармати (ГГ) з пороховим приводом. Наведено оцінку впливу різних факторів на параметри установок. Здійснено експериментальні виміри тиску усередині установки, а також імпульсу струменя та швидкості головки. Показано адекватність розроблених математичинй моделей реальним процесам та підтверджено достовірність результатів розрахунків. Розраховано та спроектовано дослідний зразок гідрогармати підвищеної потужності зі змінним робочим органом. Показано, що існуючі теорії є окремими випадками загальної теорії за визначених граничних умов. Запропоновано метод слабко стислової рідини для дослідження впливу її стисливості на параметри ГГ та ІВ. Одержано кількісні оцінки впливу в'язкості та двовимірності течії на параметри ГГ та ІВ. Проведено числове дослідження поширення та взаємодії імпульсних затоплених струменів рідини. Показано можливість ефективного використання імпульсних струменів під водою. Розглянуто динаміку циліндричної та сферичної порожнини та перевипромінювання оболонок у разі використання підводного електричного розряду за різних умов. Вирішено ряд прикладних задач відповідно до різних технологічних процесів на основі електрогідравлічного ефекту.

  Скачати повний текст

Теоретично обгрунтовано технічну можливість створення системи децентралізованого вироблення тепла на основі взаємодіючих обертових потоків, в елементах якої аеродинамічна обстановка є змінюваною, що дозволяє суттєво підвищити ефективність використання паливно-енергетичних ресурсів. Виявлено, що причиною знищення пульсацій процесуючого вихрового ядра (ПВЯ) є його перехід від обертання як твердого тіла до обертання за законом вільного вихору, що супроводжується розширенням вихрового ядра на декілька ядер, прецесуючих з меншою інтенсивністю. Одержано аналітичні залежності для визначення сили, яка індукується ПВЯ в обертовому потоці газу за наявності зворотних струмів, швидкості у закрученому потоці від процесії вихрового ядра, часу, коефіцієнта в'язкості та частоти обертання потоку і залежність ступеня крутки потоку газу від частоти коливань ПВЯ, витрати газу та конструктивних параметрів за умов стійкості закрученого потоку газу. Розроблено теоретичні моделі різних типів взаємодії обертових газових струменів за наявності зони зворотних струмів і з урахуванням впливу на результуючий потік ПВЯ. Запропоновано способи інтенсифікації передачі тепла в камерах згоряння, локалізації теплового факела під час зварювання у захисному газі, плазменно-духового різання, конструкції пристрою для викиду газів, пилогазоприймача, скрубера, апарата для очищення повітря, батарейного циклона.

  Скачати повний текст

В дисертаційному дослідженні вирішується важлива науково-практична задача підвищення точності та надійності визначення санітарного стану масивів деревних насаджень шляхом упровадження методичного, математичного, метрологічно-інструментального та апаратно-програмного забезпечення, що в цілому представляє собою інформаційно-вимірювальну систему дистанційного моніторингу. В роботі проведено аналіз: негативних факторів впливу; існуючих методів визначення санітарного стану деревних насаджень; найпоширеніших програмно-апаратних засобів математичного моделювання поведінки і динаміки розвитку рослинних екосистем. Удосконалено існуючий та розроблено новий метод для проведення дистанційного моніторингу санітарного стану деревних насаджень. Для цього, було уточнено та вдосконалено методики визначення показників рН та солоності ґрунту та вперше застосовано їх з метою визначення цих показників в зоні кореневого живлення дерева; уточнено та вдосконалено експрес-методики визначення цукру та рН та вперше застосовано для експрес-визначення якісних показників деревного соку (сахаристості, водневого показника рН та в'язкості). Методом багатофакторного планування експерименту побудовано математичні регресійні моделі, які описують залежності показників якості деревного соку від зовнішніх кліматичних факторів та розраховано статистичні характеристики цих моделей. Для застосовування в системі підтримки прийняття рішень інформаційно-вимірювальної системи дистанційного моніторингу санітарного стану деревних насаджень складено динамічну модель, яка дозволяє високоточно (відносна похибка не перевищила 4%) визначати санітарний стан дерев. Вперше запропоновано математичну модель, на основі якої складено алгоритм зонування деревних насаджень за категоріями їх санітарного стану, що дозволяє проведення більш точного та інформативного моніторингу стану насаджень. Складено загальний алгоритм проведення моніторингу санітарного стану деревних насаджень на базі розробленого експериментально-методичного та математичного забезпечення. Запропоновано конструкцію та технологічну послідовність виготовлення мікросенсору для визначення показників якості деревного соку (кислотність, сахаристість та в'язкість), яка відповідає основним вимогам надійності, дешевизни, простоти та не веде до фізичного пошкодження дерев. Також визначено вимоги до конструкції інформаційно-вимірювальної системи моніторингу санітарного стану деревних насаджень; складено структурну та функціональну схеми, на основі яких створено модельний зразок такої інформаційно-вимірювальної системи, а також розроблено програмне забезпечення для автоматизації процесу моніторингу, що дозволило зменшити вплив оператора на процес моніторингу та реалізувати віддалений моніторинг та прогнозування санітарного стану деревних насаджень. Наведено результати експериментального випробовування розробленої інформаційно-вимірювальної системи моніторингу та здійснено порівняння цих результатів з даними математичного моделювання та результатами, отриманими альтернативними методами дослідження (наприклад, методом візуального спостереження). Представлено наочні результати моніторингу досліджуваної ділянки (на прикладі парку «Спортивний», м. Черкаси) та наведено результати зонування дерев за категоріями санітарного стану. Приведено результати розрахунку точності, надійності (вірогідності отримання коректних даних приладом управління) та швидкодії передачі/прийому інформації з вимірювальних датчиків приладом управління для різних досліджуваних ділянок. Отримано графіки залежності цих параметрів від зміни положення оператора з пристроєм управління відносно датчиків, а також від терміну експлуатації вимірювальних датчиків та щільності деревних насаджень. Основні положення дисертації впроваджено у навчальний процес кафедри приладобудування, мехатроніки та компʼютеризованих технологій Черкаського державного технологічного університету з дисциплін «Методи підвищення метрологічних характеристик приладів контролю та визначення складу речовин», «Технічні засоби для дослідження впливу кліматичних факторів», «Інтелектуальні технології вимірювання», «Автоматизовані інформаційно-вимірювальні системи».^UThe dissertation research solves an important scientific and practical problem of increasing the efficiency of determining the sanitary condition of arrays of trees by introducing methodological, mathematical, metrological-instrumental and hardware-software, which in general is an information-measuring system of remote monitoring. The general characteristics of the dissertation research, its relevance, correspondence to scientific topics are given; the scientific novelty and practical significance of the dissertation results are determined, as well as the purpose, tasks, subject and object of research are formulated. The analysis of: negative factors of influence is carried out in the work; existing methods for determining the sanitary condition of tree plantations; of the most common software and hardware for mathematical modeling of behavior and dynamics of plant ecosystems. The existing method has been improved and a new method for remote monitoring of the sanitary condition of trees plants has been developed. For this purpose, the methods of determining the pH and salinity of the soil were specified and improved and for the first time used to determine these indicators in the area of root nutrition of the tree; refined and improved express methods for determining sugar and pH and was used for the first time for rapid determination of quality indicators of tree's sap (sugar content, hydrogen pH and viscosity). Mathematical regression models are constructed by the method of multifactor planning of the experiment, which describe the dependences of wood sap quality indicators on external climatic factors and the statistical characteristics of these models are calculated. For application in the decision support system of the information-measuring system of remote monitoring of the sanitary condition of treeі plants, a dynamic model has been developed, which allows to determine the sanitary condition of trees accurately (relative error did not exceed 4%). For the first time, a mathematical model was proposed, on the basis of which an algorithm for zoning trees plants by categories of their sanitary condition was developed, which allows for more accurate and informative monitoring of plants condition. The general algorithm of monitoring of a sanitary condition of trees plants on the basis of the developed experimental-methodical and mathematical maintenance is made. The design and technological sequence of manufacturing a microsensor for determining the quality of tree's sap (acidity, sugar content and viscosity), which meets the basic requirements of reliability, cheapness, simplicity and does not lead to physical damage to trees. The requirements to the design of the information-measuring system for monitoring the sanitary condition of trees plants are determined; the structural and functional schemes on the basis of which the model sample of such information-measuring system is created are made, and software for automation of the monitoring process was also developed, which allowed to reduce the operator's influence on the monitoring process and to implement remote monitoring and forecasting of the sanitary condition of trees plants. The results of experimental testing of the developed information-measuring monitoring system are given and these results are compared with the data of mathematical modeling and the results obtained by alternative research methods (for example, by the method of visual observation). Visual results of monitoring of the studied area (on the example of Sportivny Park, Cherkasy) are presented and the results of tree zoning by categories of sanitary condition are given. The results of calculation of accuracy, reliability (probability of receiving correct data by the control device) and speed of transmission / reception of information from measuring sensors by the control device for various investigated sites are given. Graphs of dependence of these parameters on change of position of the operator with the control device concerning sensors, and also on service life of measuring sensors and density of trees plants are received. The main provisions of the dissertation are introduced into the educational process of the Department of Instrumentation, Mechatronics and Computerized Technologies of Cherkasy State Technological University in the disciplines "Methods of improving the metrological characteristics of control devices and determining the composition of substances", "Technical means for studying the influence of climatic factors", "Intelligent measurement technologies", "Automated information and measuring systems".

Розв'язано задачу підвищення ефективності автоматизованої системи управління технологічним процесом виробництва кварцових труб на основі впровадження високоефективних методів ідентифікації і адаптації, удосконалення та оптимізації її підсистем контролю діаметрів труб, в'язкості скломаси в зоні витягування блока в трубу та систем адаптивного квазіоптимального керування. Викладено нові методи контролю діаметрів труб, точність яких є головним показником якості вихідного продукту, а також контролю в'язкості, що в свою чергу є головним збурюючим фактором. Запропоновано адаптивні робастні до зміни характеристик системи квазіоптимальні алгоритми автоматичного керування (САК) проміжних змінних для внутрішніх контурів регулювання. Розроблено більш досконалі адаптивні САК з ідентифікаторами характеристик об'єкта керування, орієнтованими на розв'язання задачі керування для зовнішніх контурів.

  Скачати повний текст

Проведено теоретичний аналіз явищ у сильнонерівноважних системах, що знаходяться під дією зовнішніх шумів і випадкових полів. Побудовано теорії явищ переносу в спіральних полях та ефектів негативної в'язкості у магнітоактивній плазмі та провідній рідині. Створено моделі самоафінних рухів Леві та досліджено ефекти скінченності числа даних. Показано, що функції розподілу флуктуацій, виміряних у граничній плазмі торсатрона У-3М, належать до класу стійких розподілів Леві. Запропоновано дробове рівняння Фоккера - Планка для опису руху зарядженої частинки. Введено та досліджено дробові кінетичні рівняння з розподіленими похідними, одне з яких застосовано для опису еволюції функції розподілу флуктуацій, виміряних у плазмі токамака ADITYA. Сформульовано базові принципи теорії нелінійних стохастичних систем під дією негауссівських шумів Леві.

  Скачати повний текст

Розроблено технологію виготовлення бетонних виробів на механоактивованих мінеральних в'яжучих. Обгрунтовано механізм активації мінеральних в'яжучих як грубодисперсних систем, який враховує часте зіткнення без руйнування часток дисперсної фази у турбулентних потоках дисперсійного середовища. Визначено умови та режими роботи трибоактиватора для максимальної активації поверхневого шару часток мінерального в'яжучого та наповнювача. Досліджено процес організації "миттєвих структур" за механоактивації грубодисперсних висококонцентрованих систем, в яких враховано ліофілізацію поверхні часток та їх взаємодію під час зіткнення. Вивчено вплив швидкості обертання ротора, часу змішування, виду ПАР, дисперсності та кількості молотого кварцового піску на зміну ефективності в'язкості суспензії на основі вапна та портландцементу. Рекомендовано оптимальні режими механоактивації суспензій. Експериментально підтверджено підвищення степені гідратації механоактивованих цементних композицій. Вивчено вплив режимів обробки на зміну степені гідратації, міцнісних характеристик цементного каменю, розчинів і бетонів. Рекомендовано оптимальні склади бетонів, що дозволяють підвищити ефективність використання в'яжучих у 1,5 - 2 рази. Створено промисловий трибоактиватор для механоактивації композицій на основі мінеральних в'яжучих. Розроблено технологічні схеми виготовлення виробів з використанням даних матеріалів, проведено їх промислове впровадження та підтверджено техніко-економічну доцільність використання.

  Скачати повний текст

Проведено експериментально-розрахункове вивчення в'язкості розчинів холодоагентів з компресорними мастилами. З використанням одержаної інформації розроблено таблиці довідкових даних стосовно в'язкості реальних робочих тіл: R-600a/Reniso WF 15A, R-245fa/Planetelf ACD 100FY. Наведено результати комплексного експериментально-розрахункового дослідження теплофізичних властивостей компресорних мастил: ХМІ Азмол, ХС 15, ХС 40, Planetelf ACD 100 FY, Reniso WF 15A, Mogul ONF 46, Lunaria FR 32, Castrol Icematic SW22, Castrol Icematic SW32. Створено два оригінальні експериментальні стенди для дослідження в'язкості рідин за методом кульки, що котиться і для визначення молекулярної маси та тиску пари на лінії кипіння компресорних мастил. З використанням теорії термодинамічної подібності запропоновано модель для опису температурної залежності в'язкості для чистих холодоагентів, сумішевих холодоагентів і РХМ у всьому діапазоні концентрацій. Розроблено методику прогнозування в'язкості для чистих холодоагентів, сумішевих холодоагетнів і РХМ, яка передбачає застосування структурно-адитивного підходу та використання обмеженої емпіричної інформації. Установлено зв'язок між парахором, ортохором, молярною рефракцією, критичним молярним об'ємом і критичною амплітудою для різниці густин на лінії кипіння та конденсації. Запропоновано нову кореляцію між показниками заломлення та густиною рідини. Розроблено таблиці довідкових даних з капілярної сталої, густини, показника заломлення, в'язкості, молекулярної маси та тиску на лінії кипіння компресорних мастил: ХМІ Азмол, ХС 15, ХС 40, Planetelf ACD 100 FY, Reniso WF 15A, Mogul ONF 46, Lunaria FR 32, Castrol Icematic SW22, Castrol Icematic SW32. Розроблено таблиці довідкових даних з в'язкості реальних робочих тіл: R-600a/ХМІ Азмол, R-600a/Reniso WF 15A, R-245fa/Planetelf ACD 100FY. Побудовано зручні для практики застосування діаграми в'язкість - тиск - температура для робочих тіл: R-600a/ХМІ Азмол, R-600a/Reniso WF 15A, R-245fa/Planetelf ACD 100FY.

  Скачати повний текст

У дисертаційній роботі методами статистичної фізики та із застосуванням принципу подібності відповідних станів розглянуті в'язко-пружні та поляризаційні властивості систем зі сферичними та анізотропними молекулами в газовій та рідкій фазах. В рамках підходу, генетично пов'язаного з роботами Фішера, побудовано діелектричну проникність водяної пари, яка розглядається як суміш мономерів та димерів. З'ясовано, що теплові збудження коливань димерів, що супроводжуються флуктуаціями їх дипольних моментів, призводять до виникнення ефективної поляризовності димера води, яка на два порядки перевищує її електронну поляризовність, внески до теплоємності водяної пари теплових збуджень коливань димерів досягають (6-8)%. Встановлено, що аномально велике значення діелектричної проникністі рідкої води визначається суперпозицією внесків: електронної поляризовності мономерів, димерів, тетрамерів і таке інше, дипольними внесками від цих самих кластерів, а також їх ефективними поляризовностями. Доведено неадекватність застосувань активаційних теорій до визначення коефіцієнтів зсувної в'язкості та дифузії в рідинах. Кінетичні коефіцієнти мають суттєво колективний характер та є суперпозицією двох складових теплового руху молекул в рідинах: циркуляторного руху невеличких груп молекул, тобто руху на наномасштабах, та вихрового руху, що породжується гідродинамічними флуктуаціями на мезомасштабах. Встановлено, що зсувна в'язкість рідин визначається ефектами тертя між молекулярними шарами і запропоновано відповідну формулу для зсувної в'язкості, а внески колективного дрифту молекул у полі теплових гідродинамічних флуктуацій досягають (20-25)% від загального значення коефіцієнта самодифузії в рідинах. Сформульовано узагальнений принцип подібності до процесів в'язкості та самодифузії у всіх низькомолекулярних аргоноподібних рідинах, включаючи воду (для температур, вищих від Т_Н ). Показано, що внески до коефіцієнта самодифузії води у водних розчинах електролітів, які відповідають циркуляторному перемішуванню частинок і описується за допомогою формули Айнштайна, визначаються радіусами частинок, які по'вязані з виключним об'ємом у потрійній точці і не залежать від температури. Коефіцієнт самодифузії катіонів визначається ефективними радіусами, які відображають існування слабких ефектів гідратації у водних розчинах.^UIn the dissertation work, the visco-elastic and polarization properties of systems with spherical and anisotropic molecules in the gas and liquid phases are considered by methods of statistical physics and using the similarity principle of the corresponding states. Within the framework of the approach genetically related to the works of Fisher, the model of the dielectric constant of water vapor was constructed, which is considered as a mixture of monomers and dimers. It has been established that thermal excitations of dimer oscillations accompanied by fluctuations of their dipole moments lead to the effective polarizability of the water dimer, which is two orders of magnitude higher than its electronic polarizability and the thermal excitations of dimer oscillations reach 6-8% in the heat capacity of water vapor. It is established that the anomalously large value of the dielectric constant of liquid water is determined by the superposition of the contributions: the electronic polarizability of the monomers, dimers, tetramers, etc., the dipole contributions from these clusters, as well as their effective polarizabilities. The inadequacy of activation theories to the determination of shear viscosity and diffusion coefficients in liquids has been proved. Kinetic coefficients are essentially collective in nature and are a superposition of two components of the thermal motion of molecules in liquids: the circulatory motion of small groups of molecules, that is, the movements at nanoscale and the vortex motion generated by hydrodynamic fluctuations on mesoscale. It is established that the shear viscosity of liquids is determined by the effects of friction between molecular layers moving one relative to another and a corresponding formula for shear viscosity is proposed, and the contributions of the collective drift of molecules in the field of thermal hydrodynamic fluctuations reach (20-25)% of the total self-diffusion coefficient in liquids. A generalized principle of similarity is formulated with respect to viscosity and self-diffusion processes in all low-molecular-weight argon-like liquids, including water (for temperatures above Т_Н). It is shown that contributions to the self-diffusion coefficient of water in aqueous electrolyte solutions, which correspond to circulatory mixing of particles and are described using the Einstein formula, are determined by the radii of particles, which are associated with the excluded volume at the triple point and do not depend on temperature. The self-diffusion coefficient of cations is determined by the effective radii that reflect the existence of weak hydration effects in aqueous solutions.

Обгрунтовано шляхи вирішення актуальної науково-прикладної проблеми - розширення сфери застосування віброчастотних методів контролю на визначення густини рідин і газів, положення межі розподілу рідин або рідини та газу, концентрації вузької фракції суспенцзій за умов коливань температури, тиску, швидкості течії рідини або газу, густини та в'язкості рідкої фази суспензій. Обгрунтовано наукові засади розробки датчиків густини з двома механічними резонаторами (трубчастими, пластинчастими, циліндричними), датчиків положення межі розподілу рідин (з трубчастими замкненими камертонними резонаторами), експрес аналізаторів концентрації вузької фракції твердої фази суспензцій (з прямолінійними вертикально встановленими трубчастими резонаторам). Розроблено вимірювальні автоколивальні системи механічних резонаторів з мінімальним відхиленням частоти автоколивань від власної частоти резонатора. Запропоновано методи управління власними частотами резонаторів для адаптації датчиків до умов експлуатації. Розроблено методики проектування датчиків і визначення їх похибок за умов експлуатації, а також побудови інформаційно-вимірювальних систем з використанням віброчастотних датчиків. Розроблено математичні моделі віброчастотних датчиків гуситини рідин і газів, концентрації суспензій, положення межі розподілу рідин, які дозволяють одержати умови інваріантності датчиків до коливань температури, тиску, швидкості течії вимірювльної речовини, густини та в'язкості рідкої фази суспензій. Досліджено автоколивальні системи віброчастотних датчиків і визначено параметри усіх елементів систем (приймача та збудника коливань, підсилювача та ланцюга зворотного зв'язку), що забезпечують мінімальну похибку контролю. Розроблено регресійну модель для оцінювання похибки контролю та виміру віброчастотними датчиками за умов експлуатації.

  Скачати повний текст

Подано нове вирішення проблеми розробки ефективного методологічного та математичного апарата дослідження та установлення закономірностей вільних і вимушених коливань неоднорідних механічних систем із пружних несучих елементів у вигляді тросів, балок, валів, пластин та оболонок, що з'єднані в'язкопружним заповнювачем, під дією стаціонарних і рухомих навантажень, зосереджених і розподільних сил. Запропоновано загальний методологічний підхід до розв'язання задач динаміки неоднорідних в'язкопружних механічних систем (НВМС), що створює можливість на основі фундаментальної матриці розв'язків задач динаміки лінійних механічних систем аналізувати за допомогою згорток Коші та Дюамеля перехідні процеси руху механічних систем за різних видів зовнішнього динамічного впливу. Розроблено математичні моделі неоднорідних дисипативних механічних систем із залученням гіпотез Бернуллі - Ейлера, Кірхгофа - Лява, моделі типу Тимошенка та урахування внутрішнього тертя у несучих елементах і в'язкопружного демпфуючого заповнювача на основі моделі Фойхта - Кельвіна. Розглянуто пакет прикладних програм ефективного розрахунку вільних і вимушених коливань НВМС, що дозволяє у процесі інтерактивного режиму на етапі проектування конструктивних елементів швидко та надійно вибирати раціональні коефіцієнти в'язкості, геометричні, фізико-механічні параметри реальних конструктивних елементів інженерних споруд і складних виробів сучасної техніки за різних видів динамічного впливу. Наведено прикладні задачі динаміки НВМС під дією нерухомих і рухомих зосереджених сил і розподілених навантажень.

  Скачати повний текст

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 133 «Галузеве машинобудування». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Київ, 2020.Дисертаційну роботу присвячено дослідженню процесу просторового друку, а саме впливу основних технологічних параметрів на величину міжшарової адгезії та локальну деформацію нанесеного термопластичного полімерного матеріалу в процесі охолодження, а також вивченню динаміки переміщення виконавчих органів FDM 3D принтерів в залежності від типу конструктивної схеми.Проведено аналітичний огляд сучасного стану досліджень технології просторового друку. Розглянуто основні сучасні технології адитивного виробництва, систематизовано конструкції устаткування 3D друку термопластичними полімерними матеріалами в залежності від кінематичної схеми переміщення виконавчих органів, розглянуто типи конструкцій друкувальних головок на основі патентного пошуку, проаналізовано дослідження фізико-механічних характеристик друкованих виробів в залежності від основних параметрів 3D друку та геометрії нанесення шарів.Проведений огляд показав, що галузь сучасного адитивного обладнання для одержання полімерних виробів надзвичайно швидко розвивається, проте підходи до конструювання нових типів обладнання не враховують властивостей витратного матеріалу. Головним завданням інженерів під час проектування є оптимізація та модернізація існуючих конструкцій. Також недостатньо вивченим є питання процесу формування готових виробів. Проведені дослідження механічних властивостей зразків не дають точних даних про величину та природу міжшарової адгезії, яка є основою адитивних технологій. Навіть в дослідженнях, що проводили випробовування на статичний одноосьовий розтяг в поперечному напрямку до нанесення шарів, була присутня контурна стінка, а це, в свою чергу, є некоректним для встановлення величини міжшарової адгезії.Варто зазначити, що практично не вивченим є питання поведінки розплаву термопластичного матеріалу після його виходу з друкувальної головки, а саме процес його охолодження та взаємодії з попередньо нанесеним матеріалом. Окремою прикладною темою, що також слабо вивчена, є питання динаміки руху виконавчих органів та продуктивності обладнання в залежності від конструктивної схеми.Для моделювання процесу охолодження в роботі використано двовимірну математичну модель нестаціонарної теплопровідності та модель течії неньютонівської неізотермічної рідини. Для моделювання деформування шару полімеру під дією власної ваги з одночасним охолодженням після нанесення на попередній шар розв'язувалась зв'язана термомеханічна задача з урахуванням степеневої залежності в'язкості полімеру від швидкості деформації та законом Арреніуса залежності в'язкості від температури.Отримані результати показали, що за умов інтенсивного обдуву полімер менш ніж за 1 с встигає охолодитись до температур, нижчих за температуру текучості без помітних деформацій. Проте для недопущення короблення та розшарування виробів температура не має виходити за певні межі, що свідчить про те, що повинен бути встановлений певний мінімальний проміжок часу до нанесення наступного шару, різний для різних полімерів і розмірів шару. Це накладає обмеження на допустиму швидкість роботи 3D-принтера.Моделювання дає змогу отримати дані про ступінь заповнення поперечного перерізу виробів, встановити причини появи дефектів та підібрати оптимальні товщини, температури та швидкості друку.Для моделювання процесу розтягу друкованих зразків в поперечному до напряму нанесення шарів застосовано дискретну математичну модель з використанням скінченного елемента для прогнозування деламінації нанесених шарів полімеру.Отримані результати показали, що розшарування відбувається починаючи з країв поверхні контакту шарів за схемою крихкого руйнування. Наведені модель та методика числового моделювання дають змогу прогнозувати міцність друкованих полімерних виробів в напрямі поперек шарів з урахуванням експериментальних даних випробувань друкованих зразків на розтяг.Було проведено відповідні експериментальні дослідження друкованих зразків на розтяг в залежності від геометрії та технологічних параметрів 3D друку таких, як температура та швидкість друку, а також висота та довжина нанесеного шару. Вдосконалено методику проведення відповідних досліджень та створено експериментальну установку для їх проведення, що включає механічну та електронну частини, а також створено програмне забезпечення для обробки даних. Створена установка та відповідні методики використовуються в навчальному процесі під час виконання лабораторних робіт, курсового й дипломного проектування на кафедрі хімічного, полімерного та силікатного машинобудування Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського».^UA thesis for obtaining a scientific degree of a Ph.D on specialty 133 – “Industrial Machinery Engineering”. – National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, 2020.The dissertation is devoted to the study of the spatial printing process, namely, the impact of the main technological parameters on the value of interlayer adhesion and local deformation of the applied thermoplastic polymer material during the cooling process, as well as the study of the dynamics of movement of the executive parts of FDM 3D printers, depending on the type of design scheme.An analytical review of the current state of research on spatial printing technology is carried out. The main modern technologies of additive manufacturing are considered, the designs of 3D printing equipment with thermoplastic polymeric materials are systematized depending on the kinematic scheme of movement of the executive bodies, the types of designs of printheads based on patent searches are considered, studies of the physical and mechanical characteristics of printed products are analyzed depending on the main parameters of 3D printing and the geometry of the layers.The review showed that the industry of modern additive equipment for the production of polymer products is developing extremely rapidly, however, approaches to the design of new types of equipment do not take into account the properties of consumables. The main design task for engineers is to optimize and modernize existing structures. Also insufficiently studied is the issue of the process of forming finished products. The conducted studies of the mechanical properties of samples do not provide accurate data on the magnitude and nature of interlayer adhesion, which is the basis of additive technologies. Even in the studies, static uniaxial tensile tests were carried out in the transverse direction of the application of the layers, a contour wall was present, and this, in turn, is incorrect for establishing the value of interlayer adhesion.It should be noted that the question of the behavior of the melt of thermoplastic material after it leaves the print head, and the very process of its cooling and interaction with the previously applied material, has practically not been studied. A separate applied topic, also poorly studied, is the issue of the dynamics of motion of the executive bodies and the performance of equipment, depending on the design scheme.To simulate the cooling process, a two-dimensional mathematical model of unsteady thermal conductivity and a model of the flow of a non-Newtonian non-isothermal fluid are used. To simulate the deformation of the polymer layer under its own weight with simultaneous cooling after deposition on the previous layer, a related thermomechanical problem was solved taking into account the power-law dependence of the polymer viscosity on the strain rate and the Arrhenius law of the temperature dependence of viscosity.The results obtained showed that, under conditions of intensive blowing, the polymer in less than 1 s has time to cool to a temperature below the pour point without noticeable deformations. However, to prevent warping and delamination of products, the temperature should not go beyond certain limits, which indicates that a certain minimum period of time must be established before applying the next layer, it is different for different polymers and layer sizes. This imposes restrictions on the allowable speed of the 3D printer.Modeling allows to obtain data on the degree of filling the cross-section of products, establish the causes of defects and select the optimal thickness, temperature and printing speed.To simulate the process of stretching printed samples in the transverse to the direction of application of layers, a discrete mathematical model was applied using a limiting element based on the penalty method to predict the delamination of deposited polymer layers.The results obtained showed that delamination occurs starting from the edges of the contact surface of the layers according to the brittle fracture scheme.The presented model and method of numerical simulation make it possible to predict the strength of printed polymer products in the direction across the layers based on experimental data of tensile tests of printed samples.Corresponding experimental studies of printed samples for rupture were carried out depending on the geometry and technological parameters of 3D printing, such as temperature and printing speed, as well as the height and length of the applied layer.

На базі теорії фізико-хімічного моделювання металургійних розплавів, розробленої Е.В.Приходько, розвинено методику прогнозування властивостей залізорудних матеріалів, складу і властивостей первинних і кінцевих шлаків, моделі розрахунку яких використані в системі "Шлак", що функціонує в системах АСУТП ДП комбінату "Криворіжсталь". На підставі розвиненої методики оцінки впливу показників шихти та дуттьового режиму плавки на процеси міжфазного розподілу елементів між чавуном і шлаком розроблено алгоритми та програми системи "Прогноз". Адаптовані до умов АВТ "Криворіжсталь", вони дозволяють коректувати склад шихти, що забезпечує необхідну якість продуктів плавки. Виконано оцінку використаних промивальних матеріалів і відходів на властивості одержаних розплавів. Обгрунтовано допустимий діапазон їх складу у проплавлюваній шихті. Запропоновано ефективні способи формування шихтових матеріалів ("промивок"), що мають високий ступінь акумуляції ними лужних сполук, з залученням до виробництва вторинних ресурсів. Одержано прогнозні рівняння в'язкості та температури кристалізації беззалізних і залізовмісних шлакових розплавів, що містять луги. Здійснено ранжировку промивальних матеріалів за ступенем їх агресивності до футерування печі у разі попадання на периферію.

  Скачати повний текст

В роботі вирішено важливу науково-технічну проблему в системі експлуатації піднімально-транспортних машин морських портів – визначення залишкової міцності великогабаритних металоконструкцій портових кранів в умовах їх наднормативної експлуатації. Вирішення проблеми полягає в створені ефективного методу технічного діагностування, розвитку теорії та практики методів розрахунку залишкової міцності металоконструкцій. Встановлено кореляцію між ступенем експлуатаційної деградації сталей портових кранів і певним рівнем експлуатаційної напруженості металу різних елементів конструкції в діапазоні від 50 до 150 МПа: що вище рівень напружень, тим нижчий рівень опору крихкому руйнуванню. Виявлено інтенсивніше експлуатаційне зниження ударної в'язкості тривало експлуатованих сталей випробуваннями зразків, вирізаних поперек напряму вальцювання прокату. На цій основі для оцінювання опору крихкому руйнуванню сталей портових металоконструкцій слід віддавати перевагу випробуванням поперечних зразків.Досліджено вплив тривалої експлуатації і багатоциклового навантаження в лабораторних умовах на електрохімічні характеристики сталей, які використовуються в кранобудівництві, і встановлено, що поляризаційний опір є чутливим інформативним параметром для оцінювання експлуатаційної деградації сталей портових кранів. Побудована кореляційна залежність між ним і зміною ударної в'язкості, яка послужила основою для розроблення неруйнівного методу діагностування деградації сталей тривало експлуатованих портових кранів. Розроблено і впроваджено методику вимірювання поляризаційного опору сталей металоконструкцій портових кранів в польових умовах. На прикладі різних перевантажувальних портових машин проведена інженерна апробація запропонованого електрохімічного методу діагностування експлуатаційної деградації механічних властивостей сталей морських портових кранів.^UThe paper solves an important scientific and technical problem in the system of operation of hoisting and transport machines of seaports - determining the residual strength of large metal structures of port cranes in terms of their excessive operation. The solution is to create an effective method of technical diagnosis, development of theory and practice of methods for calculating the residual strength of metal structures.Practice shows that the existing regulations do not provide structural strength of cranes, as they do not take into account the operational degradation of the mechanical characteristics of steels. It is established that the traditional characteristics of strength and ductility change slightly, but the toughness is catastrophic, which is the main reason for the sudden destruction of metal structures. Microfractographic analysis substantiates the reason for the sharp decrease in the resistance to brittle fracture of rolled steel steels - microbundling between the fibers of the structure and elongated non-metallic inclusions in the rolling direction.

Розроблено та реалізовано нову технологію виробництва виробів з листкового тіста з використанням домішок порошків сухих ягід глоду, калини та обліпихи, які мають підвищену харчову цінність і подовжений термін зберігання. Встановлено, що застосування таких домішок у процесі виготовлення листкових виробів сприяє гальмуванню окисних процесів в їх жировому компоненті, що позитивно впливає на збереження якості виробів. Доведено, що застосування домішок порошків сухих ягід глоду, калини та обліпихи забезпечує зміцнення клейковини пшеничного борошна. Обгрунтовано рекомендації щодо їх використаня в технології виготовлення листкового тіста з борошна зі зниженими технологічними властивостями. Виявлено, що домішки порошків сухих ягід обліпихи, калини та глоду до пшеничного борошна сприяють поліпшенню реологічних властивостей листкового тіста: підвищенню в'язкості та зниженню адгезії. З'ясовано, що наявність домішок обумовлює збільшення ефективної в'язкості маргарину, що наближає його за даною характеристикою до вершкового масла. Наведено рекомендації щодо використання маргарину замість вершкового масла в технології виготовлення листкового тіста. Розроблено технологію виготовлення виробів з листкового тіста з використанням порошків сухих ягід обіпихи, калини та глоду зі збільшеним терміном зберігання до 48-ми годин. Визначено харчову й енергетичну цінність виробів, встановлено їх комплексний та інтегральний показники якості. Розроблено та затверджено нормативну документацію щодо виготовлення листкових виробів з рослинними домішками антиоксидантної дії. Здійснено впровадження нової технології виготовлення таких виробів на підприємствах ресторанного господарства Донецька.

  Скачати повний текст

Розроблено теоретичні засади побудови системи вимірювання витрати та кількості (об'єму) природного газу під час наповнення балонів автомобілів на газонаповнювальних станціях. Запропоновано та реалізовано новий спосіб розширення діапазону вимірювання витрати за умови забезпечення заданої похибки її вимірювання. Розроблено нові методи розрахунку коефіцієнта стискуваності, показника адіабати, в'язкості природного газу, які дозволяють проводити розрахунки фізичних властивостей природного газу за умов автомобільних газонаповнювальних компресорних станцій. Запропоновано систему автоматизованого проектування витратомірів змінного перепаду тиску зі спеціальними пристроями звуження потоку на підставі використання отриманих методів розрахунку фізичних властивостей природного газу. Розроблено схему та конструкцію витратомірного вузла для вимірювання витрати природного газу за високих тисків.

  Скачати повний текст

Теоретично й експериментально досліджено вплив в'язкості, поверхневого натягу компонентів і кута нахилу трубопроводу на істинний газовміст у пробковому потоці. Вивчено межі існування, закономірності зміни істинного газовмісту та гідравлічного опору для кільцевого потоку. Розроблено та програмно реалізовано інженерну методику гідравлічного розрахунку промислових і міжпромислових газопроводів для розшарованого, пробкового та кільцевого режимів, які транспортують газорідинні суміші, з урахуванням фізичних властивостей компонентів і геометричних характеристик трубопроводу.

  Скачати повний текст

Обгрунтовано фізичну модель кавітаційного впливу на багатокомпонентні неньютонівські рідини типу піролізної смоли, термогазойлю, коксохімічної сировини, крекінггазойлю. Описано процес перемішування рідин у мішалках і проточних змішувачах за умов дії на рідину кавітації. Розроблено експериментальні стенди та наведено результати дослідження для аналізу наслідків кавітаційного впливу на багатокомпонентні середовища. Проведено реологічні дослідження таких середовищ для доведення гіпотези про те, що у певному діапазоні температур і градієнтів швидкостей ці середовища можна описати степеневим законом Оствальда де Віля. Виявлено, що під час проходження досліджуваних середовищ та їх сумішей через кавітаційний змішувач, у ряді випадків відбувається помітна зміна реологічних властивостей, зокрема, коефіцієнта динамічної в'язкості. Даний ефект дозволяє розробити методики, пов'язані з транспортуванням продуктів із меншими енергетичними витратами. Визначено критерії, що дозволяють оцінити ступінь кавітаційного впливу на складне реологічне середовище. На підставі результатів експериментальних досліджень і математичного опису процесів перемішування запропоновано методики розрахунку кавітаційних змішувачів-реакторів.

  Скачати повний текст

За результатами дослідження установлено, що речовини, які містяться у кріоконсервованому екстракті плаценти, збільшують функціональні можливості теплокровного організму за умов холодового стресу. Установлено, що застосування кріоконсервованого екстракту плаценти призводить до перебудови роботи гуморальної ланки стресової реакції, що дозволяє організму переносити холодовий стрес. Показано, що введення цього екстракту призводить до активізації метаболічних процесів у різних організмах, що зумовлює збільшення кількості та довжини мікросудин, накопичення енергетичних субстратів у клітинах. Це дозволяє тваринам більш ефективно переносити холодовий стрес за умов самовідігрівання. Введення кріоконсервованого екстракту плаценти дозволяє зменшити наростання в'язкості та гематокриту крові у процесі охолодження щурів, що запобігає виникненню гемореологічних розладів в організмі за холодового стресу. Завдяки проведеному дослідженню одержано дані щодо нормалізації прооксидантно-антиоксидантного балансу у сироватці крові, серці та печінці піддослідних тварин після введення екстракту за умов охолодження, що свідчить про активацію біохімічних механізмів, які сприяють компенсації порушень, спричинених дією холоду.

  Скачати повний текст

Розглянуто реологічну поведінку розбавлених суспензій, які проявляють неньютонівські властивості, що обумовлені дисперсійним середовищем або формою завислої частинки. Виявлено, що додавання у нелінійно-пружнов'язку рідину жорстких сферичних частинок за малої концентрації останніх призводить до послаблення неньютонівських властивостей суспензії. Визначено: розбавлена суспензія жорстких діелектричних еліпсоїдів обертання у ньютонівській рідині під дією електричного поля проявляє наступні неньютонівські властивості: аномалію в'язкості, анізотропію фізичних властивостей, пружнов'язкість, нелінійність на несиметричність тензору напружень. Побудовано реологічні рівняння стану анізотропної рідини другого порядку, на основі яких та за результатами двох попередніх досліджень зроблено якісне припущення щодо підсилення неньютонівських властивостей розбавленої суспензії жорстких еліпсоїдів обертання у нелінійно-пружнов'язкій рідині, що моделюється рідиною другого порядку.

  Скачати повний текст

Виявлено наданомалію в'язкості, встановлено, що підвищення температури та введення електролітів 1-1 знижують критичну концентрацію твердої фази, за якої спостерігається наданомалія в'язкості. Вивчено пластифікуючу здатність нативних та сульфованих гуматів натрію у ВВВС, а також фізико-хімічні властивості цих добавок. Запропоновано параметри, за якими можна визначати стійкість розчинів гуматів до дії кислот та електролітів 1-1 (пороги кислотостійкості та висолювання). Виявлено, що сульфовані гумати натрію є більш ефективними пластифікаторами ВВВС, ніж нативні. Доведено, що сульфування збільшує солестійкість та термостабільність гуматів.

  Скачати повний текст