3D modeling of biological wastewater treatment in aeration tank = 3D-моделювання біологічного очищення стічних вод в аеротенку / M. M. Biliaiev, M. V. Lemesh [et al.]

Основна мета статті - розробка тривимірної CFD-моделі для моделювання процесу біологічного очищення стічних вод в аеротенку. Для математичного моделювання процесу біологічного очищення стічних вод у реакторі, з урахуванням гідродинаміки потоку, геометричної форми аеротенка, конвективно-дифузійного переносу субстрату та активного мулу, побудовано тривимірну CFD-модель. В основу моделі покладено тривимірне рівняння руху ідеальної рідини тарівняння збереження маси для субстрату й активного мулу. Поле швидкості потоку стічних вод в аеротенку розраховано на базі рівняння для потенціалу швидкості. Процес біологічного перетворення субстрату розраховано на базі моделі Monod. Для чисельного інтегрування рівнянь конвективно-дифузійного переносу активного мулу та субстрату використано схему розщеплення. Розщеплення здійснено так, щоб на кожному кроці враховувався перенос субстрату (активного мулу) лише в одному напрямку. Розрахунок невідомої величини концентрації субстрату (активного мулу) виконано за явною схемою. Під час чисельного інтегрування тривимірного рівняння для потенціалу швидкості використано метод Річардсона, розрахунок невідомого значення потенціалу швидкості здійснено за явною формулою. Для чисельного інтегрування рівнянь, що описують процес трансформації субстрату та зміну концентрації активного мулу (модель Monod), використано метод Ейлера. Здійснено програмну реалізацію побудованої тривимірної CFD-моделі. Описано структуру розробленого пакету програм. Подано результати проведеного комп'ютерного експерименту з дослідження процесу очищення стічних вод в аеротенку з додатковими елементами. Розроблено нову багатофакторну тривимірну CFD-модель, що дозволяє швидко оцінити ефективність біологічного очищення стічних вод в аеротенку. Побудована CFD-модель може бути використана для аналізу ефективності роботи аеротенку за різних умов експлуатації та на етапі ескізного проектування систем очищення стічних вод.

3D численная модель для оценки территориального риска при теракте

Проведена разработка 3D численной модели для оценки территориального риска в случае теракта с использованием химического агента. Для описания процесса рассеивания в атмосфере химического агента, выброшенного в случае теракта, используется трехмерное уравнение массопереноса примеси в атмосферном воздухе. Уравнение учитывает поле скорости ветрового потока, атмосферную диффузию, интенсивность эмиссии химического агента, наличие зданий возле места выброса химически опасного вещества. Для численного интегрирования моделирующего уравнения используется конечноразностный метод. Особенностью разработанной численной модели является возможность оценки территориального риска в случае теракта при различных метеоусловиях и наличии зданий. Для расчета поля скорости ветрового потока в условиях застройки применяется трехмерное уравнение для потенциала скорости. Разработанная численная модель и пакет программ могут быть использованы для оценки территориального риска как в случае терактов с применением химических агентов, так и в случае экстремальных ситуаций на химически опасных объектах и транспорте. Построенная численная модель может быть реализована на компьютерах малой и средней мощности, что позволяет широко использовать ее для решения задач рассматриваемого класса, при разработке плана ликвидации аварийной ситуации. Представлены результаты вычислительного эксперимента, позволяющие оценить возможности предложенного метода оценки территориального риска в случае теракта с использованием химического агента. Предложена эффективная численная модель для оценки территориального риска в случае теракта с применением химически опасного вещества. Метод может быть использован для оценки территориального риска в условиях городской застройки, что позволяет получать адекватные данные о возможных зонах поражения. Метод основан на численном интегрировании фундаментального уравнения массопереноса, выражающего закон сохранения массы в жидкой среде. Предложенный метод оценки территориального риска в случае теракта с применением химического агента может быть использован для расчета зон поражения возле административных зданий, центров и других социально значимых объектов.

About optimizing of investments volume to improve the basic indicators of the enterprise effectiveness = Об оптимизации объема инвестиций для улучшения основных показателей эффективности работы предприятия

Цель исследования - обоснование метода определения оптимального объема инвестиций для улучшения этих или других (выбираемых руководством) основных экономических показателей эффективности работы предприятия. В основе предлагаемой методики определения оптимального объема инвестиций лежит теория оптимального управления, в частности, процедура динамического программирования, так как управляемый процесс развития предприятия является многоэтапным. Данная процедура, используя поэтапное планирование, позволяет не только упростить решение задач оптимизации, но и решить те из них, к которым нельзя применить методы математического анализа. Обоснована целесообразность проведения расчетов для определения оптимального объема инвестиций с целью обеспечения высоких темпов развития предприятия. Это является залогом эффективности деятельности предприятия в долгосрочной перспективе и повышения его конкурентоспособности. Показано, что с помощью методов теории оптимального управления можно произвести расчет минимального объема капитальных вложений для улучшения экономических показателей, которые определяют эффективность работы предприятия. Предложенная методика расчета не зависит от конкретного содержания экономических показателей. Эффективность данной методики расчета продемонстрирована на модельном примере. Предложенная методика расчета минимального объема капитальных вложений для улучшения экономических показателей эффективности предприятия довольно проста, но в то же время позволяет, с одной стороны, определить приоритетные направления инвестиционной деятельности предприятия. С другой стороны, она повышает управляемость и прозрачность хозяйственной деятельности предприятия, повышает уверенность руководителя в правильности принимаемых решений.

About the evaluation of the longitudinal forces level effecting the track displacement at transient modes of train movement = Об оценке уровня продольных сил, влияющих на угон пути, при переходных режимах движения поезда

Предположено изучить влияние переходных режимов движения на угон пути для обеспечения безопасности движения грузовых поездов. Для этого необходимо исследовать влияние продольной динамики поезда на угон пути, оценив при этом уровень продольных сил взаимодействия пути и подвижного состава. Уровень продольных сил, влияющих на угон пути, оценивался с помощью математического моделирования продольных колебаний поезда при переходных режимах движения, вызванных различными режимами торможения. При этом полагалось, что каждый экипаж поезда состоит из кузова (твердое тело) и колесных пар, соединенных с кузовом подшипниками скольжения (связь неупругая). Считалось, что в процессе движения каждого экипажа поезда вертикальная плоскость его симметрии совпадала с вертикальной плоскостью симметрии рельсошпальной решетки. При моделировании полагалось также, что в процессе поступательного движения кузова экипажа колеса совершают чистое качение по рельсу без проскальзывания относительно него. В результате расчетов были получены значения продольных сил при различных видах торможения (рекуперативных и пневматических) в квазистатических и ударных переходных процессах. Для этого рассматривалось различное начальное состояние зазоров в межвагонных соединениях к началу переходного процесса. Оценен также уровень динамических добавок к продольным силам взаимодействия колеса и рельса, существенно зависящих от ускорений экипажей. Исследовано влияние переходных режимов движения поездов, вызванных торможением, на уровень продольных сил взаимодействия пути и подвижного состава. Оценено влияние начального состояния поезда и различных режимов торможений на динамическую добавку к продольным силам взаимодействия пути и подвижного состава, которая может влиять на угон рельсошпальной решетки. Полученные результаты могут быть использованы для выбора рациональных режимов торможения грузовых поездов, особенно на затяжных спусках, с позиций предотвращения возможного угона пути.

About track circuit calculation method dependent on ferromagnet properties in conditions of traction current noise influence = О методах расчета рельсовых цепей с учетом свойств ферромагнетиков в условиях влияния помех тягового тока

Исследованы электромагнитные процессы в дроссель-трансформаторе с целью повышения помехоустойчивости рельсовых цепей (РЦ) и, как следствие, повышения безопасности движения на железной дороге. Для достижения поставленной цели применены методы научного анализа, математического моделирования, экспериментального исследования, масштабного моделирования. Рассмотрены помехи, влияющие на нормальную работоспособность РЦ. В значительной мере часть повреждений в РЦ приходится на отказ в его аппаратуре. Аппаратура РЦ подключена непосредственно к рельсовой линии, подверженной влиянию помех тягового тока, что вызывает в них изменение электрических характеристик и электромагнитных свойств. Нормальная работоспособность при выполнении основных режимов работы РЦ определяется предварительным расчетом ее характеристик и составлением регулировочных нормативных таблиц. Классический метод расчета предполагает представление отдельных участков электрической схемы РЦ четырехполюсниками с известными коэффициентами, обычно в А-форме. Поиск коэффициентов схем с линейными элементами не представляет метрологических и математических затруднений. Вместе с тем, в цепях, содержащих нелинейные ферромагнетики (ФМ), получение коэффициентов на всем диапазоне изменения индукций в сердечниках - довольно трудная задача, поскольку классические методы холостого хода и короткого замыкания становятся неприемлемыми. Это приводит к усложнению методов определения как модуля, так и аргументов коэффициентов четырехполюсников. Вместо классического метода предложен метод расчета РЦ с учетом нелинейной характеристики ферромагнетиков. Рассмотрен новый подход к расчету РЦ с учетом потерь в ФМ, без поиска коэффициентов четырехполюсников схемы замещения. При построении модели перемагничивания ФМ в параллельных магнитных полях наиболее точными являются аппроксимационные методы, учитывающие не только изменения величин и во времени, но и их производные. С развитием вычислительной техники и программного обеспечения математические методы расчета РЦ при значительном изменении индуктивности ФМ, включая участки насыщения, становятся реальными. При этом важным является поиск аппроксимирующего аналитического выражения, описывающего динамическую предельную петлю гистерезиса. Проведен анализ изменения электрических параметров одной и той же РЦ при расчете классическим и новым методом: разница составила не более 10 %. Приведены некоторые мероприятия по повышению эксплуатационной помехоустойчивости РЦ.

An overview of tools for collecting data on software development and debugging processes from integrated development environments = Огляд інструментів збору даних про процеси розробки та налагодження програмного забезпечення з інтегрованих середовищ розробки / O. O. Zhevaho

Проведено огляд літератури, опублікованої у двадцять першому столітті, із метою виявлення та аналізу поточного стану інструментів, які відслідковують взаємодію розробників з інтегрованими середовищами розробки, а також надати рекомендації для подальших досліджень на основі поточного стану. Шляхом систематичного пошуку в п'яти електронних бібліотеках проведено детальний огляд літератури щодо інструментів збору даних з інтегрованих середовищ розробки. Відібрано 55 інструментів. Аналіз отриманих інструментів показує, що використання інтегрованого середовища розробки для збору даних дозволяє краще зрозуміти дії розробників, ніж це було можливо раніше. Дані із середовищ розробки дозволяють нам аналізувати, як розробники проводять свій час, дізнатися більше про те, як вони створюють ментальні моделі, досліджують код, проводять міні експерименти, роблячи спроби й допускаючи помилки, а також з'ясувати, що може допомогти кожному підвищити продуктивність. Дослідницьке товариство продовжує розробляти інструменти для відслідкування активності розробників. Отримані дані свідчать, що в цій галузі необхідні додаткові дослідження, щоб краще зрозуміти поведінку програмістів. Вперше проведено систематизацію та аналіз інструментів відслідкування поведінки програміста в інтегрованому середовищі розробки. Отримані результати сприяють кращому розумінню поточного стану досліджень поведінки програмістів в інтегрованих середовищах розробки та можуть допомогти визначити план як відправну точку для створення нового практичного інструменту.

Analysis of deformed state structures of the Kyiv metro running tunnels on a transition zone from spondylov's clay to buchatskiy sands = Анализ деформированного состояния конструкций перегонных тоннелей Киевского метрополитена на участке перехода от спондиловых глин к бучацким пескам

Для решения проблемы анализа напряженно-деформированного состояния системы "конструкция - массив" проведено численное моделирование методом конечных элементов. На основе полученных результатов построены графики и установлены зависимости. Наличие слабых водонасыщенных грунтов в лотковой части тоннелей на участке перехода от спондиловых глин к бучанским пескам вызывает существенное повышение деформаций конструкции тоннелей, а также общие виброосадки в грунтовом основании. Состав растворов для закрепления слабых грунтов должен определяться на основе изучения их гранулометрического состава, показателей пористости и других физико-механических и физико-химических характеристик грунтов. Обнаружена основная причина значительных деформаций на участке перехода от спондиловых глин к бучанским пескам, что объясняется явлением виброосадки водонасыщенного основания под тоннелем. Разработаны подходы по уменьшению деформаций при строительстве перегонных тоннелей на участке перехода от спондиловых глин к бучанским пескам, а также в зоне станции "Глыбочицкая" Киевского метрополитена.

Analysis of influence of design characteristics of inclined bucket elevator on the power of its drive = Аналіз впливу проектних характеристик похилого ківшового елеватора на потужність його приводу

Зазначено, що одним із основних елементів похилих стрічкових ківшових елеваторів є їх привід. Для визначення потужності приводу необхідно виконати розрахунки за стандартними методиками, які наведені в сучасній літературі. Необхідно побудувати параметричну залежність потужності приводу елеватора від його проектних параметрів, яка враховувала б стандартні розміри і типи ковшів та стрічок. Використовуючи методику тягового розрахунку похилих стрічкових ківшевих елеваторів, побудовано параметричні залежності зусиль у характерних точках траси елеватора, а також залежності потужності приводу швидкохідних елеваторів із глибокими та неглибокими ковшами від їх проектних параметрів та характеристик. На основі побудованих параметричних залежностей встановлено, що функція зміни величини потужності елеватора від проектної продуктивності (за фіксованих висоти підйому, типу вантажу, кута нахилу) є кусково-сталою та монотонно зростаючою. Побудовано графічну залежність потужності приводу елеватора від кута нахилу в допустимих межах його зміни. Одержана залежність є нелінійною та монотонно спадною. Визначено в загальному вигляді інтервали проектних значень продуктивності, що забезпечують постійну величину потужності приводу похилого елеватора. Як приклад залучення одержаних результатів розглянуто процес побудови залежностей потужності приводу від проектної продуктивності та кута нахилу елеватора для транспортування дрібного вугілля. Вперше побудовано параметричні залежності потужності приводу похилого ківшевого елеватора від його проектних параметрів, які враховують стандартні розміри і типи ковшів та стрічок. Використання побудованих залежностей надає можливість відносно швидкого визначення приблизного значення потужності приводу похилих швидкохідних елеваторів із глибокими та неглибокими ковшами на стадії проектування, а також виконання якісного підбору його основних елементів за конкретних проектних характеристик: типу вантажу, продуктивності, висоти підйому, кута нахилу.

Analysis of rail - wheel interaction in curves with small radii = Аналіз взаємодії в системі колесо - рейка по кривих малого радіуса

Основна мета статті - розробити нову геометричну конструкцію кривих трамвайних колій, а також ввести новий параметр. Цей новий параметр - індекс угону (ІУ), який враховує значення проковзування коліс на основі оптимальної різниці радіусів кочення для кожної колісної пари у візку. Кілька типів профілів рейок і геометрії профілю поверхні кочення залізничних коліс були проаналізовані за допомогою спеціального програмного забезпечення та зіставлені зі стандартами, TSI і BOStrab. У результаті виявлено, що механічна відповідність взаємодії рейок і коліс (ходові характеристики) на трамвайних коліях несприятлива, і необхідні нові правила для зменшення зносу та хвилеутворення рейок і коліс, особливо на кривих з малим радіусом. У ЄС діють Технічні специфікації щодо експлуатаційної сумісності (TSI), які регулюють параметри роботи міжнародних та національних залізниць загального користування. Однак ці правила не поширюються на внутрішні трамвайні лінії. Запропоновано ввести систему регулювання, засновану на механічній придатності взаємодії рейки та колеса. Це особливо виправдано, тому що, наприклад, регулювання німецьких легких рейок (BOStrab) вимагає тільки геометричних розмірів колеса та жолоба рейки, а також їх меж. Розроблено нову геометричну конструкцію та систему обмеження кривих малого радіусу і прямих ділянок колії, а також новий параметр випробувань, який показує ступінь узгодженості ходових характеристик цієї кривої і транспортного засобу з точки зору інфраструктури для всіх колісних пар візка. Такий параметр ІУ (індекс угону) враховує значення проковзування всіх коліс, що виникають у результаті варіацій (+, -) оптимальної різниці радіусів кочення. Це призводить до посилення вимог щодо принципів проєктування візків і з причин ходових характеристик потребує постійного руху гребеня зовнішнього колеса у кривих малого радиуса.

Analytical determination of the reduced rotational resistance coefficient of the construction machine slewing gear = Аналітичне визначення приведеного коефіцієнта опору обертанню механізмів повороту будівельних машин

Проектування нових зразків будівельних машин тісно пов'язано з розробкою механізмів повороту, а ті, в свою чергу, мають привід, потужність і габарити якого залежать від опору повороту та приведеного коефіцієнта тертя у вузлах. Відсутність аналітичних залежностей для визначення приведеного коефіцієнта тертя обертанню будівельних машин обмежує можливості конструктора у виборі матеріалів, а також не надає змоги приймати оптимальні конструктивні рішення. Мета роботи - знайти аналітичні рішення для визначення опорів обертанню в механізмах повороту будівельних машин, що надає змогу проектувати досконаліші механізми й машини у цілому. Існуючі методики спираються на емпіричні залежності й експериментальні коефіцієнти, що зменшують точність підрахунків, збільшують габарити та вартість робіт. Запропоновано підвищити точність і спростити процес визначення опору повороту й величину приведеного коефіцієнта опору обертанню будівельних баштових кранів. Досягти поставленої мети можна за допомогою аналітичних залежностей для визначення коефіцієнтів тертя кочення за лінійного й точкового контактів. Це надасть змогу точніше знайти величину коефіцієнта опору, а конструктору під час розрахунків вжити цілеспрямованих заходів щодо його зменшення, використовуючи механічні константи матеріалів вузлів кочення і їх геометричні параметри. Розрахунок грунтується на теорії контактних деформацій Герца й теорії плоского руху точок тіла. Одержані залежності нададуть змогу аналітично знайти опір кочення роликів у будівельних машинах із нерухомою й обертовою колонами, із круговими поворотними пристроями, а також у кулькових і роликових опорно-поворотних кругах. З'ясовані значення коефіцієнтів опору обертанню для деяких їх типів механізмів надають близькі значення з рекомендованими, а для деяких і суттєво відрізняються і вимагають їх уточнення у довідкових величинах. Наукова новизна роботи полягає у використанні аналітичних залежностей для визначення приведеного коефіцієнта опору обертанню за лінійного і точкового контактів із використанням теорії контактних деформацій Герца та частково аналітичних залежностей Табора. Одержані залежності нададуть змогу проектувати нові типи вузлів обертання механізмів повороту будівельних машин і виявляти додаткові опори обертанню.

Analytical support of financial analysis at the railway transport = Аналітичне забезпечення фінансового аналізу на залізничному транспорті

Систематизовано основні напрями фінансового аналізу з урахуванням специфіки залізничної галузі. У процесі дослідження використані методи аналізу й синтезу для вивчення змісту й основних положень публікацій за обраною темою. Залізнична галузь має специфічну систему фінансових відносин. Знаючи об'єктивні закономірності розвитку технологічної системи галузі, можна створити відповідний механізм керування нею та її ресурсами. Вибір необхідного методу аналізу та системи показників, що забезпечить усебічне вивчення та представлення діяльності підприємства, є основоположним для прийняття управлінських рішень. Важливим елементом аналітичної роботи для потреб сучасного менеджменту є фінансовий аналіз, за допомогою якого можна визначити місце підприємства серед інших суб'єктів галузі, оцінити структуру капіталу й динаміку розвитку підприємства. Отже, якість ухвалених рішень цілком залежить від аналітичного обгрунтування. Фінансовий аналіз здійснюють за даними певних груп економічних показників, які дають загальну оцінку фінансового стану підприємства, прибутковості його діяльності й довгострокової платоспроможності. Аналіз фінансово-економічного стану є важливою складовою ефективного управління формуванням, розміщенням і використанням ресурсів залізничного транспорту. Особливості проведення та інтерпретації результатів аналізу фінансового стану структурних підрозділів ПАТ "Укрзалізниця" - регіональних, галузевих філій, виробничих підрозділів (за наявності в них балансу), - пояснюються специфікою ведення їх господарської діяльності. Отримані результати дозволяють розглядати фінансову звітність як інформаційно-аналітичне забезпечення фінансового аналізу з урахуванням специфіки корпоративних відносин залізничної галузі. Методика фінансового аналізу має бути узгоджена зі стратегічними цілями суб'єкта господарювання, які визначає система стратегічного менеджменту та інвестиційно-фінансового планування залізничної галузі. Оцінку фінансового стану підприємства можна об'єктивно здійснити за допомогою системи показників, що враховують технологічну специфіку залізничного транспорту, комплексно характеризують результати його діяльності та відображають компетентність керівництва через якість прийнятих рішень.

Anti-terror engineering in the case of possible terrorist attacks with chemical agents = Антитерористичний інжиніринг при можливому теракті з використанням хімічного агента на вулиці

Мета дослідження - розробка методу локального зниження на вулиці концентрації хімічно небезпечної речовини, яка надійшла в атмосферу через вентиляційний викид на даху кафе, а також створення числової моделі для розрахунку зони хімічного зараження, яка надає змогу оцінити ефективність застосування екранів, що мінімізують його рівень. Для розв'язання поставленого завдання використано рівняння для потенціалу швидкості, на базі якого визначено поле швидкості повітряного потоку, і рівняння конвективно-дифузійного розсіювання хімічно небезпечного агента в атмосферному повітрі, викинутого в разі теракту через систему вентиляції. Під час моделювання було враховано нерівномірне поле швидкості вітрового потоку, атмосферна дифузія, інтенсивність викиду хімічно небезпечного агента. За числового інтегрування рівняння для потенціалу швидкості використаний метод Лібмана. Для числового рішення рівняння конвективно-дифузійного розсіювання домішки використану неявну поперемінно-трикутну різницеву схему розщеплення. На основі розробленої числової моделі подано оцінку ефективності застосування екранів на будівлі для зниження концентрації небезпечної речовини та мінімізації ризику токсичного ураження людей на вулиці за ініційованого викиду хімічного агента. Побудована числова модель може бути реалізована на комп'ютерах малої та середньої потужності, що надає змогу широко використовувати її для розв'язання завдань даного класу під час розробки стратегії антитерористичного інжинірингу. Запропоновано ефективну числову модель для розрахунку зони зараження людей на вулиці у випадку можливого теракту з використанням хімічного (біологічного) агента. Модель також може бути застосована для оцінки ефективності деяких захисних заходів, спрямованих на зниження рівня забруднення повітряного середовища під час теракту. Розроблена чисельна модель може бути використана для організації захисних заходів біля соціальних об'єктів можливої хімічної атаки террориста.

Application of apm winmachine software for design and calculations in mechanical engineering = Применение программного комплекса apm winmachine при проектировании и расчетах в машиностроении

Для проведения исследований на всех этапах проектирования, разработки, эксплуатации, определения остаточного ресурса необходимо использование самых современных компьютерных технологий. Их использование позволяет не только воспроизводить данные и сведения тем или иным способом, а также предоставляет возможность эффективно и непосредственно взаимодействовать с информационным объектом, который создается или демонстрируется. Цель исследования - анализ теоретических подходов и механизмов осуществления практических расчетов в отраслях промышленности для решения современных задач с помощью программных комплексов. При выполнении инженерных расчетов, связанных с анализом прочности машин, механизмов, конструкций на практике используют как аналитические, так и численные методы. Наибольшее распространение при анализе напряженно-деформированного состояния моделей объектов, получения их динамических характеристик и характеристик устойчивости при постоянных и переменных режимах внешней нагрузки получил метод конечных элементов, реализованный во многих известных и широко распространенных программных продуктах, обеспечивающих прочностной расчет моделей машин, механизмов, конструкций. Обосновано использование рассматриваемого современного программного комплекса для проектирования деталей машин и различных видов их соединений и прочностного анализа конструкций. Цветные карты распределения напряжений, перемещений, внутренних усилий, коэффициентов запаса прочности и др. позволяют очень точно и быстро определять наиболее опасные места в конструкции. Программа обеспечивает возможность "заглянуть" внутрь элементов и увидеть распределение возникающих внутренних силовых факторов. Рассмотрены неисследованные на данный период аспекты, связанные с современным состоянием и перспективами развития промышленного производства, использования программного комплекса при проектировании и расчетах в машиностроительной отрасли. Разработано обоснование применения программного комплекса для решения задач, направленных на использование результатов исследований для различных практических задач в конкретных отраслях машиностроения. Организационная структура и "дружественный" графический интерфейс, доступность языка делают изучение и применение программы очень удобным. Эти и другие факторы реально сокращают время на реализацию проектов, подчеркивают актуальность и практическое значение программного комплекса, что должно быть достойно оценено его пользователями при проведении дальнейших исследований.

Application of Fourier transform and wavelet decomposition for decoding the continuous automatic locomotive signaling code = Застосування перетворення Фур'є і вейвлет-перетворення для дешифрації коду АЛСН

Існуючу систему автоматичної локомотивної сигналізації (АЛС) було розроблено в кінці минулого століття. У даній системі використовується принцип числового коду, реалізований на базі релейної техніки, у зв'язку з чим вона схильна до впливу різних перешкод. Відомо, що частотна і фазова модуляція сигналу має вищу завадостійкість у порівнянні з амплітудною модуляцією. Мета роботи - дослідити можливість застосування частотних методів, таких як розкладання в ряд Фур'є та вейвлет-перетворення для вилучення із сигналів АЛС інформаційної складової про прийнятий код за умов дії різних перешкод. За допомогою дослідження сигналу в частотній області можна витягти інформацію, недоступну в тимчасовому поданні сигналу. Для цієї мети було використано вейвлет-перетворення, яке надає змогу представляти локальні особливості сигналу та забезпечувати частотно-часове розкладання відразу у двох просторах. Завдяки високій точності представлення сигналу з'являється можливість аналізувати тимчасову локалізацію спектральних компонентів і виключити складові перешкод, навіть у разі збігу частоти перешкоди з частотою сигналу. Для порівняння інформативності методів розкладання Фур'є та вейвлет-перетворення було досліджено за допомогою програмного пакету MATLAB еталонний та зашумленний сигнал коду зеленого вогню. Докладний аналіз одержаних спектральних характеристик показав, що вейвлет-перетворення надає більш коректну дешифрацію сигналу. Заміна електромагнітних реле в системі АЛС на мікропроцесорну апаратуру передбачає застосування будь-якого математичного інструменту для дешифрування коду з метою одержання про нього додаткової інформації. Найчастіше, як математичний інструмент, використовується класичне перетворення Фуріє. Але, в силу наявності ряду недоліків в даному методі, було запропоновано використовувати вейвлет-перетворення, яке має ряд переваг і враховує недоліки перетворення Фур'є. Наведений метод дослідження кодового сигналу можна покласти в основу розробки динамічної моделі приймача і дешифратора АЛС із використанням модуля цифрової обробки, що надасть змогу підвищити надійність і достовірність вилучення інформаційної складової коду.

Application prospects of threaded joint of armature = Перспективы применения резьбового соединения арматуры

Актуальным является определение новых перспективных способов соединения арматуры без снижения надежности конструкции и здания в целом. Важным также является нахождение перспектив использования резьбового соединения арматуры как наиболее технологичного и экономичного способа соединения арматурных стержней. Проведены исследования существующих технологий соединения арматурных стержней с помощью муфт различной конструкции. Разработан способ монтажа арматурных каркасов вертикальных конструктивных элементов с использованием специальных улавливающих устройств, что позволяет значительно ускорить монтаж каркасов. Определена закономерность изменения трудоемкости монтажа арматурного каркаса колонн при соединении арматуры в вертикальном положении резьбовыми муфтами с помощью улавливателя специальной конструкции, что позволяет существенно снизить затраты труда на монтаже этих элементов. Определена зависимость трудоемкости и стоимости соединений арматуры внахлестку, ванношовной сваркой и с помощью резьбовых муфт в зависимости от ее диаметра. Определена закономерность изменения трудоемкости монтажа каркаса при соединении арматуры разными методами с учетом подготовительных работ. Проведен анализ механических способов соединения арматуры, что позволит более экономично и эффективно подбирать способы соединения арматуры для повышения скорости выполнения строительных работ.

Aspects definition of reliability evaluation facade systems from the view point of Eurocode = Определение аспектов оценки надежности фасадных систем с точки зрения Eurocode

Работа посвящена определению наиболее рациональной методики оценки надежности фасадных систем многоэтажных жилых зданий с использованием опыта строительства и эксплуатации зданий за рубежом. Также предусматривается определение параметров материалов фасадных систем, улучшение которых позволит повысить надежность, долговечность фасадных систем многоэтажных жилых зданий и снизить стоимость их эксплуатации. В исследовании проведен сравнительный анализ опыта эксплуатации фасадных систем различных типов в Украине и за рубежом на основании данных разных авторов. Осуществлен анализ воздействия внешних факторов на фасадные системы с последующим сравнением методик оценки надежности фасадов по критериям, изложенным в Eurocode, и выделением параметров, определяющих надежность и долговечность фасадных систем. Проведены исследования методов оценки организационно-технологической надежности и долговечности современных фасадных систем. Вявлены причины возникновения отказов таких систем. Предложены пути совершенствования материалов фасадных систем, а также конструкционных и организационно-технологических решений по их устройству. Определена наиболее рациональная методика оценки надежности фасадных систем, учитывающая требования Eurocode в вопросах проектирования строительных конструкций. Усовершенствование методов оценки организационно-технологической надежности фасадных систем многоэтажных жилых зданий позволит точнее прогнозировать срок службы ограждающих конструкций зданий. Использование методик, изложенных в Eurocode, для определения надежности и долговечности фасадных систем позволит обеспечить общие критерии проектирования строительных конструкций в Украине и странах Европы, а также облегчить обмен опытом строительства и эксплуатации зданий между странами Европы. Анализ причин возникновения отказов фасадов дает возможность определить направления совершенствования свойств материалов, используемых для изготовления элементов фасадных конструкций, а также конструкционных и технологических решений применяемых фасадных систем.

Assessment of the railway influence on the heavy metal accumulation in soil = Оцінка впливу залізничного транспорту на накопичення важких металів у грунтах

Мета дослідження - аналіз сучасного стану забруднення важкими металами (ВМ) грунтів залізничної інфраструктури, а саме трьох станцій Придніпровської залізниці: Кам'янське-Пасажирське, Запоріжжя-Кам'янське й Тритузна. Об'єкт дослідження - грунти вищезазначених залізничних станцій, предмет - валовий вміст ВМ. Відбір проб здійснювався кожні 15 м між рейками та поза ними з обох сторін. Загальна площа досліджуваних територій - 600 м<^>2. За допомогою методу атомно-абсорбційної спектрометрії визначено концентрації валових форм Fe, Pb, Zn, Cu, Ni, Cd та Mn. Одержані дані порівнено із фоновими концентраціями ВМ для Дніпропетровської області та з результатами аналізу контрольних ділянок, що знаходились на відстані 250 м від залізничних станцій. Встановлено, що залізничний транспорт є джерелом надходження ВМ у грунти. Одержані результати вказують на те, що стан грунтів станції Кам'янське-Пасажирське відповідає низькому екологічному ризику й слабкому ступеню забруднення, оскільки станція є тільки пасажирською і забруднення відбувається за рахунок тертя коліс та рейок, пантографа об контактну мережу, а також використання пестицидів. Забруднення грунтів станції Запоріжжя-Кам'янське відрізняється значним потенційним екологічним ризиком і дуже сильним ступенем забруднення. Ця станція є вантажно-пасажирською, і такий рівень забруднення є здебільшого наслідком процесів завантаження й розвантаження. Грунти станції Тритузна характеризуються середнім потенційним екологічним ризиком і помірним ступенем забруднення. На цій станції відбувається переформування товарних потягів, але за рахунок перевезення значних обсягів сипучих рудних вантажів у грунти станції потрапляють ВМ. Крім того, станція неелектрифікована. Надано рекомендації щодо оцінки рівнів забруднення грунтів. Вперше на базі проведеного фізико-хімічного аналізу вмісту ВМ грунтах вищезазначених станцій визначено потенційний екологічний ризик забруднення грунтів. Результати дослідження можуть бути використані як обгрунтування доцільності впровадження програм екологічного моніторингу для земель залізничного транспорту, природоохоронних заходів із очищення грунтів від ВМ, коригування зони відчуження залізниць і захисту прилеглих територій від розповсюдження та акумуляції цих полютантів. На основі одержаних даних доведено необхідність постійного контролю вмісту ВМ у грунтах залізничної інфраструктури й актуальність продовження досліджень у даному науковому напрямку.

Atmosphere protection in case of emergency during transportation of dangerous cargo = Защита атмосферы в случае аварии при транспортировке опасных грузов

Цель работы - разработка численных моделей для прогноза загрязнения атмосферы при горении твердого ракетного топлива (ТРТ) в железнодорожном вагоне, расположенном вблизи здания на примагистральной территории. Данные модели можно использовать при прогнозировании эффективности нейтрализации по защите атмосферы для этого типа аварий. Для решения поставленной задачи разработаны численные модели, основанные на применении уравнений Навье - Стокса, для определения поля скорости ветрового потока вблизи вагонов и зданий, и уравнении переноса примеси в атмосфере. Для численного интегрирования уравнения транспорта загрязнителя использована неявная попеременно-треугольная разностная схема. Для численного интегрирования уравнений Навье - Стокса применены неявные разностные схемы. При проведении вычислительного эксперимента учтены: профиль скорости ветрового потока; взаимодействие ветрового потока со зданием и струей продуктов горения ТРТ; наличие железнодорожного вагона, внутри которого находится источник загрязнения; нестационарность эмиссии загрязнителя. На основе построенных численных моделей проведен вычислительный эксперимент по оценке уровня загрязнения атмосферы при транспортировке железнодорожным транспортом опасного груза в случае аварии на примагистральной территории. Проведены расчеты по применению своевременной нейтрализации продуктов горения ТРТ. Разработаны численные модели, которые позволяют оперативно рассчитать загрязнение атмосферы в случае аварии при транспортировке ТРТ, а также рациональные параметры процесса нейтрализации загрязнителя. Разработаны численные модели, позволяющие учесть существенные факторы, влияющие на процесс рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере и предложена на их базе методика нейтрализации загрязнителя при чрезвычайных ситуациях на железнодорожном транспорте. Рассмотрены эффективные численные модели "diagnostic models" для экспресс-расчета уровня загрязнения атмосферы и разработана технология защиты атмосферы при аварийных ситуациях, в частности, в случае перевозки железнодорожным транспортом ТРТ.

Calculation of "vulnerability" zone in case of terrorist attack with chemical agents = Розрахунок зони "уразливості" об'єкта за можливого теракту із застосуванням хімічного агента

Мета роботи - розробка числової моделі для розрахунку зони "уразливості" можливого об'єкта атаки терориста із застосуванням хімічного агента за умов забудови. Зона "уразливості" являє собою територію біля об'єкта атаки, де емісія хімічного агента під час теракту призведе до небажаних наслідків. Емісія хімічного агента поза зоною "уразливості" не створить небезпечну концентрацію біля об'єкта атаки. Для розв'язання поставленого завдання використано рівняння для потенціалу швидкості, на базі якого визначено поле швидкості вітрового потоку, і рівняння, спряжене з рівнянням масопереносу в атмосферному повітрі хімічного агента, викинутого в разі теракту. Під час моделювання було враховано нерівномірне поле швидкості вітрового потоку, атмосферну дифузію, інтенсивність викиду хімічно небезпечної речовини. Під час числового інтегрування рівняння для потенціалу швидкості було використано метод Самарського А. А. Для числового розв'язання спряженого рівняння введено нові змінні та застосовано неявну різницеву схему розщеплення. Особливістю розробленої числової моделі є можливість оперативної оцінки зони "уразливості" біля можливого об'єкта атаки. Розроблена числова модель і комп'ютерна програма можуть бути використані для науково обгрунтованої оцінки стану зони "уразливості" біля важливих об'єктів у разі можливих терактів із застосуванням хімічних (біологічних) агентів. Побудована чисельна модель може бути реалізована на комп'ютерах малої і середньої потужності, що надає змогу широко використовувати її для розв'язання завдань зазначеного класу під час розробки плану ліквідації в аварійній ситуації. Наведено результати обчислювального експерименту, що надають змогу оцінити можливості цієї числової моделі. Модель заснована на числовому інтегруванні рівняння для потенціалу швидкості й рівняння, що є спряженим до рівняння масопереносу хімічно небезпечної речовини в атмосфері. Розроблена модель може бути використана для організації захисних заходів біля об'єктів можливої хімічної атаки терориста.

CFD моделирование аэроионного режима в рабочих зонах в условиях искусственной ионизации воздуха

Цель работы - создание CFD модели расчета аэроионного режима в помещениях и рабочих зонах при искусственной ионизации воздуха путем установки ионизатора внутри помещения с учетом наиболее существенных физических факторов, оказывающих влияние на формирование концентрационного поля аэроионов. Предложенная CFD модель расчета аэроионного режима в рабочих зонах при искусственной ионизации воздуха путем установки ионизатора внутри помещения основана на применении уравнений аэродинамики, электростатики и массопереноса. Расчет скорости движения воздушных потоков в помещении осуществлен на основе модели потенциального течения, для чего использовано уравнение Лапласа для функции тока. Для расчета дрейфа заряженных частиц под действием электрического поля использовано уравнение Пуассона для электрического потенциала. При моделировании учтены: влияние геометрических характеристик рабочей зоны; местоположение отверстий приточно-вытяжной вентиляции; расстановка мебели и оборудования; режим воздухообмена в помещении; наличие препятствий в процессе рассеивания аэроионов; конкретное место эмиссии частиц пыли и ионов различной полярности и их взаимодействие в помещении и рабочих зонах. Разработанная CFD модель позволяет определить концентрацию отрицательных ионов в помещении и в зоне расположения органов дыхания человека. Создана 2D CFD модель для расчета аэроионного режима в рабочих зонах, предоставляющая возможность определять концентрационное поле аэроионов в заданном месте в помещении. Полученная 2D CFD модель для расчета аэроионного режима в рабочих зонах позволит рассчитывать концентрацию аэроионов в месте расположения дыхательных органов человека с учетом основных физических факторов, определяющих формирование концентрационных полей аэроионов. Это даст возможность рационально расположить ионизаторы в рабочих помещениях для создания комфортных условий работы персонала.