Вимірювання витрати повітря на виходах повітророзподільних пристроїв в системах вентиляції пов'язано з великими труднощами через різноманіття цих пристроїв. На виходах анемостатів, вихрових дифузорів, решіток може спостерігатися закрутка повітряного потоку, його різке стиснення або розширення, зміна напрямку і т.д., що призводить до великих похибок при вимірюваннях. Тому існувала необхідність в розробці універсального вимірювального пристрою, який надав би змогу проводити вимірювання витрати повітря з високою точністю. Він має складатися з повітрозбірника (для збірки і перетворення потоків повітря в прямолінійний) і датчика для вимірювання витрати повітря (інтегрального термоанемометра). Проведено дослідження декількох конструкцій повітрозбірників. Як раціональний обрано повітрозбірник параболічної форми. Він має невеликий аеродинамічний опір і добре перерозподіляє повітряний потік. Для зниження впливу турбулізації і закрутки повітря до повітрозбірника приєднується циліндричний заспокійливий канал, в який вбудовано випрямляючу решітку у формі восьмикінцевої зірки. Експериментальні дослідження на різних повітророзподільних пристроях надали змогу одержати уточнену градуювальну залежність для інтегрального термоанемометра, за якою розраховується витрата повітря. Вплив аеродинамічного опору витратоміра на витрату повітря враховується поправкою, яку необхідно вносити у виміряні значення.

Досліджено стільникові заповнювачі, надруковані за допомогою адитивних технологій FDM. Комірка стільникового заповнювача є правильніш шестикутником. Стільники друкуються на 3D принтері так, що нитка друку йде уздовж стінки комірки стільника. Підкреслено, що товщина стінок стільників складає одну-дві товщини нитки. Під час розрахунку механічних характеристик стінки стільникового заповнювача розглядаються як балка Ейлера - Бернуллі, що згинається в одній площині. Для опису стільникових заповнювачів використовується процедура гомогенізації, яка зводить стільниковий заповнювач до однорідного ортотропного середовища. Адекватний аналітичний розрахунок механічних характеристик такого середовища є предметом цих досліджень. Наведено аналітичні формули, за якими здійснюються розрахунки механічних характеристик стільникових заповнювачів. Для оцінки адекватності результатів аналітичні дані порівнюються з результатами моделювання в комерційному пакеті ANSYS. Для цього числово визначаються механічні характеристики стільникових заповнювачів з ULTEM 9085. Для оцінки механічних характеристик з великої кількості аналітичних формул вибираються ті, які адекватно описують механічні характеристики стільникових заповнювачів. В результаті розрахунків одержано аналітичний опис всіх механічних характеристик за винятком модуля зсуву в площині стільникового заповнювача. Це пояснюється тим, що для моделювання такого модуля зсуву доводиться використовувати тривимірну теорію, яка не має адекватного аналітичного опису. Розглянуто тонкий стільниковий заповнювач, виготовлений з алюмінію. Надалі будуть досліджуватися тришарові конструкції з таким стільниковим заповнювачем. Результати аналітичного аналізу стільникових заповнювачів з ULTEM і алюмінію є близькими.

Запропоновано алгоритм підтвердження сейсмостійкості обладнання за розрахунковим методом і визначено межі його застосування. Розроблено математичну модель обладнання і наведено приклад визначення власних частот і напружень в конструкції у тривимірній постановці. Використано два основних типи розрахунку - статичний і динамічний. У статичному розрахунку визначався напружено-деформований стан конструкції. Проведено порівняння значень одержаних напружень з допустимими для застосовуваних матеріалів, на підставі чого було зроблено висновки щодо міцності конструкції при сейсмічному впливі. Результатом динамічного розрахунку стало визначення жорсткості конструкції. Порівняння одержаних значень напружень з допустимими для даного обладнання надало змогу зробити висновок щодо його стійкості до сейсмічного впливу. Оцінку сейсмостійкості виконано на прикладі конденсатора парової турбіни К-1000-60/1500. Розрахунок на сейсмостійкість вказаного обладнання виконано при інтенсивності сейсмічного впливу 6 балів за шкалою MSK-64. В ході розв'язання поставленої задачі одержано результати розподілу напружень в корпусі та інших елементах конструкції конденсатора від дії навантажень під час нормальної експлуатації та проектного земчетрусу. Розрахунок обладнання на сейсмостійкість виконано за допомогою методу скінченних елементів. Це надало змогу подати суцільне тіло у вигляді сукупності окремих скінченних елементів, що взаємодіють між собою в скінченному числі вузлових точок. До цих точок прикладаються деякі зусилля взаємодії, що характеризують вплив розподілених внутрішніх напружень, прикладених уздовж реальних границь суміжних елементів. Для проведення такого розрахунку в пакеті CAD моделювання створено тривимірну модель. Одержану геометричну модель імпортовано в програмний комплекс, що надало змогу суттєво скоротити трудомісткість. Застосування розрахункового методу надає змогу значно знизити обсяг випробувань при підтвердженні сейсмостійкості обладнання. Одержано результати просторового складного напруженого стану конструкції конденсатора парової турбіни від дії під час нормальної експлуатації та проектного землетрусу.

Постановка задачі зменшення осьових габаритів діафрагм парових турбін пов'язана з проблемою їх модернізації, що виконується шляхом збільшення кількості ступенів з реактивним облопаченням та використанням існуючих фундаментів. Оцінку придатності варіантів конструкцій діафрагм з встановленими характеристиками потоку пари проведено з обмеженнями на виконання умов короткочасної та довготривалої міцності, а також накопичення осьових прогинів внаслідок повзучості. Для розрахункових досліджень запроваджено методологію, що використовує метод скінченних елементів та деформаційну теорію повзучості старіння Ю. М. Работнова. Розрахунок повзучості зведено до розв'язання пружно-пластичної задачі з діаграмою деформування, яку подано ізохронною кривою повзучості для вибраного часу. Використано програмне забезпечення, де передбачено автоматизацію побудови вихідної комп'ютерної моделі діафрагми з залученням креслень профілю напрямних та лопаток, осьових перерізів тіла і обода та декількох геометричних параметрів. Розрахункова модель зварної діафрагми відтворює основні суттєві особливості її конструкції, властивостей матеріалів її елементів та навантаження парою. Пошукові дослідження діафрагм зі зменшеними осьовими розмірами проведено на прикладі діафрагм 2-го та 3-го ступенів циліндра високого тиску парової турбіни К-325-23,5. Вихідні конструкції 2-го та 3-го ступенів розглянуто як базові, по відношенню до яких за параметрами міцності і жорсткості співставляпись конструкції діафрагм, які вважалися за альтернативні. Одержано розрахункові дані для базових варіантів конструкції діафрагм для часу експлуатації 100 тис. год. Згідно з розрахунками максимальні прогини досягаються на краях діафрагми, а напруження, що є максимальними в місцях кріплення лопаток до обода і тіла, зазнають значного перерозподілу через повзучість. Задіяно різні підходи до зменшення осьових габаритів конструкції діафрагми 2-го ступеня циліндра високого тиску. При першому підході зменшення габаритів досягнуто пропорційним зменшенням профілю напрямних лопаток з відповідним збільшенням їх кількості. При другому - профіль залишився незмінним, але зменшено осьові розміри тіла і обода діафрагми. Досліджено параметри міцності в пружному стані на початку експлуатації і в умовах повзучості, а також накопичення осьових прогинів. На підставі порівнянь з базовою конструкцією встановлено, що більш дієвим є другий підхід. Наведено додаткові рекомендації щодо використання більш жароміцних сталей в крайніх напрямних лопатках та умов кріплення діафрагм в корпусі турбіни.

Розглянуто застосування методу випадкового пошуку для оптимального проектування одношарових підкріплених ребрами жорсткості циліндричних оболонок при спільному осьовому стисканні і внутрішньому тиску з урахуванням пружно-пластичної роботи матеріалу. Як критерій оптимальності приймається мінімальний об'єм оболонки. Область пошуку оптимального розв'язку в просторі параметрів, що оптимізуються, обмежується умовами міцності та стійкості оболонки. Під час оцінки стійкості враховується дискретне розташування ребер. Крім умов міцності і стійкості оболонки, на область допустимих розв'язків накладаються обмеження на геометричні розміри параметрів, що оптимізуються. Складність при постановці задачі математичного програмування полягає в тому, що критичні напруження, які виникають в оптимальних стиснутих підкріплених циліндричних оболонках, є функцією не тільки параметрів обшивки і підкріплення, але й кількості напівхвиль в окружному та меридіональному напрямках, що утворюються в результаті втрати стійкості. У свою чергу, кількість цих напівхвиль залежить від варійованих параметрів оболонки. Отже, область пошуку стає нестаціонарною і при постановці задачі математичного програмування слід передбачати необхідність мінімізації функції критичних напружень за цілочисловими параметрами хвилеутворення на кожному кроці пошукової процедури. У зв'язку з цим запропоновано методику розв'язання задачі оптимального проектування підкріплених сіткою ребер оболонок із застосуванням алгоритму випадкового пошуку, вивчення якого здійснюється не тільки залежно від зменшення цільової функції, а й від збільшення критичних напружень на кожному кроці пошуку екстремуму. Мета роботи - демонстрація методики оптимізації такого роду оболонок, за якої використовується спеціальний алгоритм навчання системи пошуку, котра полягає в тому, що одночасно розв'язуються дві задачі математичного програмування: мінімізація вагової цільової функції і мінімізація критичних напружень. Методика, що пропонується, ілюструється на числовому прикладі.

Розглянуто адаптивний підхід до числового диференціювання важкообчислювальних функцій. Складні залежності, які є результатом багаторазових суперпозицій функцій або різних алгоритмічних процесів, складні для безпосереднього дослідження. Для встановлення характеру поведінки таких залежностей доводиться вдаватися до числового аналізу. Однією з важливих характеристик функцій є похідна, яка вказує напрям і швидкість зміни залежності. Однак при складнообчислювальних функціях наявної апріорно інформації не завжди достатньо, щоб відомими засобами можна було б досягти належної точності розв'язку. Втрата точності відбувається внаслідок накопичення помилок округлення, які зростають пропорційно кількості задіяних значень функції. У цьому випадку доводиться переходити до апостеріорного підходу для того, щоб визначити поведінку функції та відійти від схеми рівновіддалених вузлів, спираючись на адаптивний спосіб вивчення локальної обстановки в області визначення функції. У роботі реалізовано адаптивний метод пошуку похідних функції за мінімуму обмежувальних вимог до класу функцій і форми їх задання. Завдяки цьому значно зменшилися витрати на обчислення функції, в результаті чого кількість обчислень було доведено майже до оптимального рівня. При цьому різко знизився обсяг використовуваної оперативної пам'яті. Немає потреби у проведенні попереднього аналізу зі встановлення класу досліджуваної функції, в залученні спецфункцій або перетворенні початкових умов для використання стандартних таблиць вагових коефіцієнтів і т.п. Для дослідження достатньо задати неперервну і обмежену функцію на фіксованому сегменті і мінімальний крок, якій побічно відповідає за забезпечення необхідної точності диференціювання. Ефективність запропонованого методу демонструється на ряді тестових прикладів. Розроблений метод може бути використано у більш складних задачах, наприклад, при розв'язанні деяких типів диференціальних та інтегральних рівнянь, а також для широкого ряду задач оптимізації в найрізноманітніших областях прикладного аналізу та синтезу.