Учебное пособие 2088

Жизнь людей всегда была активно связана с окружающей средой. Взаимодействие человека и природы протекает в форме циклических круговоротов веществ, энергии, информации. Все это приводит к нарушению экологического равновесия, обострению природно-общественных противоречий, появлению социально-экологических проблем.

Международная экополитика.

Глобальный характер экологического кризиса обуславливает необходимость осуществления международной экологической деятельности.

Основным субъектом экополитики является ООН и еѐ соответствующие специализированные структуры. С 1972 года в структуре Организации Объединенных наций действует специальный орган

– Программа ООН по окружающей среде (ЮНЕП). Наряду с ООН вопросами экологической

политики занимаются такие организации, как Всемирная комиссия по окружающей среде и развитию (WCED); Всемирная метеорологическая организация (WMO); Международная организация по стандартизации (MOC); Международная служба труда при Международной организации труда (ILO) и другие.

Заметную роль среди субъектов глобальной и региональной экологической политики играет Международная организация «Зелѐный крест»

("Green Cross").

Специфическими субъектами международной и региональной экологической политики являются такие организации, как «Гринпис», «зелѐные» и антиглобалисты, которые ведут борьбу за сохранение окружающей среды.

Налицо наличие большого количества партий, движений, организаций мирового уровня, выступающих за экологическую безопасность нашей планеты, совместными усилиями которых можно было бы обеспечить высокий уровень эффективности осуществляемой экополитики. Однако существующая на данный момент ситуация в мире говорит о недостаточности этих мер и оставляет желать лучшего.

Причины, обуславливающие данное несоответствие:

1. Решения Организации Объединѐнных Наций, направленные на обеспечение глобальной экобезопасности, носят, в основном рекомендательный характер, т.е. ООН, в сущности,

не обладает достаточными полномочиями в вопросах решения экозначимых проблем.

2.Данные организации не располагают необходимыми средствами для осуществления провозглашаемой экополитики.

3.Не существует такого субъекта мировых отношений в сфере экологии, уполномоченного на окончательные и подлежащие неукоснительному исполнению решения по оптимизации экологических условий развития мирового сообщества.

4.Экополитика не занимает ведущее место

ворганизации международных политических отношений.

5.«Двойные стандарты» экологической политики развитых стан, которые на своей территории предъявляют строгие требования к сохранению окружающей среды. Однако промышленные отходы экологически опасных

предприятий они свозят на территории развивающихся стран, не считая необходимым думать об экологической безопасности всей планеты в целом, а не ее отдельных регионов.

6. Население стран «Золотого миллиарда» заинтересовано в сохранении сложившейся в мире «сырьевой инфраструктуры», где они выступают в качестве потребителей предоставляемых им природных ресурсов.

Таким образом, наиболее развитым странам проведение политики экологической безопасности в качестве приоритетного направления международных отношений не выгодно.

Региональная экополитика.

Региональная экологическая политика включает:

o формулирование целей экологической политики на определенный период;

o подбор экологических инструментов, с помощью которых можно стимулировать достижение поставленных целей;

o контроль над деятельностью, связанной с влиянием на среду.

Современная система международного экологического сотрудничества объединяет пять основных направлений:

1.Парламентское сотрудничество, целью которого является координация законодательной деятельности и обеспечение решения межгосударственных экопроблем;

2.Взаимодействие исполнительных структур отдельных государств;

3.Регулирование природоохранной деятельности путем заключения договоров и других видов международных соглашений;

4.Научно-техническое сотрудничество стран, направленное совместное сотрудничество в реализации природоохранных проектов, комплексное использование научных разработок, совместное осуществление экспертиз и т.п.;

5.Экологическое сотрудничество общественных международных организаций.

В процессе разработки и реализации экологической политики в конкретных регионах планеты в решении аналогичных задач и осуществлении соответствующих функций деятельное участие стремятся принимать такие структуры, являющиеся субъектами региональной экополитики, как, Альпийское действие, Европейская федерация по охране природы и животных и другие.

Так же активное участие в экополитики принимают такие региональные организации, как Европейская сеть по академическим исследованиям (EARN); Европейская сеть по информации и наблюдению за окружающей средой (European Environment Information and Observation Network);

Информационная система по законодательству в области охраны окружающей среды (ELIS) и другие.

В отдельных регионах планеты главными субъектами экополитики являются межгосударственные органы управления, союзы, альянсы, блоки, уполномоченные на отслеживание и решение экологически значимых проблем.

Во многих регионах мира экополитика не является приоритетным направление развития. Так, например, подобные процессы проходят в Ближне-

иСредневосточном, Латиноамериканском и Азиатско-Тихоокеанском (за исключением Японии) регионах, а также на некоторых территориях Африки и бывшего Советского Союза, объединившихся в СНГ.

Обострение экологической ситуации в этих регионах планеты побудили их правительства к действию: не только принятию экоориентированных программ, но и реальное их осуществление на территории региона.

Принципиально другая экологическая ситуация характерна для Европы, США и Канады. Здесь экологическая политика играет существенную роль.

Так, например, под его эгидой Европейским сообществом только за период с 1973 по 1983 гг. было принято около 70 нормативных актов, призванных способствовать комплексному решению экологической проблемы, в том числе минимизации трансграничных загрязнений.

Не менее прочные позиции экологическая политика имеет и в Североамериканском регионе, и, прежде всего, в США.

В 1969 г. в США принимается Закон о национальной природоохранной политике, а в 1970 г. Президентом Р. Никсоном был одобрен

Национальный план в сфере охраны окружающей среды. Именно с этого момента защита окружающей среды в США вошла в число наиболее актуальных проблем, решение которых имело приоритетное значение для обеспечения эффективной системы национальной безопасности Соединѐнных Штатов.

Уровень и динамика состояния экологической безопасности современного мира будут подвергаться трансформации не столько под влиянием ООН, являющейся ведущим субъектом координации жизнедеятельности и развития мирового сообщества, сколько под воздействием Соединѐнных Штатов и западных государств.

Ведь именно они являются в начале XXI века субъектами-лидерами политического, экономического, военного, научно-технического и иных международных процессов, от содержания которых зависит экологическое состояние окружающей человека среды.

Литература

1.Костин А.И. Экополитология и глобалистика.

–М.: «Аспект Пресс», 2005. – 418с.

2.Косов Г.В., Харламова Ю.А., Нефедов С.А. Экополитология. Политология в контексте экологических проблем. – М.: «А-Приор», 2008. – 318с.

3.Смышляев В.А. Экологическая безопасность: глобальные контуры и российский аспект (Политический мониторинг). – Воронеж: «Научная книга», 2009. – 538с.

4.Смышляев В.А. Экологическая безопасность: теоретико-методологические основы политологическолго анализа. – М.: ИНИОН РАН, 2005. – 172с.

5. Смышляев В.А. Экополитология (Политическая экология). – Воронеж: «Научная книга»,

2011. – 363с.

32

Начиная с середины 1950-х гг. нарастал объем трудовых миграций из стран Центральной и ЮгоВосточной Азии, Северной Африки в развитые государства Западной Европы, США, Канады. К концу XX века увеличилось количество семей из ранее слаборазвитых стран, способных оплатить обучение своих детей (нередко - с государственной поддержкой) в наиболее технологически развитых государствах организации экономического сотрудничества и развития' (ОЭСР). Сами они также искали через структуру фондов и государственных грантов наиболее талантливых молодых людей впоследствии» способных и готовых работать в научных центрах США и стран Евросоюза.

Увеличивался наплыв беженцев в. ведущие демократические государства из зон конфликтов, из так называемых «несостоявшихся», или несостоятельных государственных образований, типа Сомали, а также из стран, практикующих этническую сегрегацию или, дискриминацию по принципу политических взглядов (в том числе, русскоязычных граждан из сопредельных государств СНГ).

К 2005 году доля мигрантов в Европе составила 9-10 % от общей численности населения, миграционный прирост стал основным фактором изменения численности населения.

Подобное развитие порождает серьезные социально-экономические, политические и культурные проблемы. Во-первых, меняется этнокультурный состав государств, принимающих мигрантов. Одним из важнейших вопросов становится интеграция мигрантов в общества принимающих стран. Для ЕС вопрос особо актуален в связи с тем, что государства Западной Европы в силу демографической ситуации принимают большое число мигрантов. Большое количество мигрантов ведет к огромным затратам на их обучение, которые во многом нейтрализуются нежеланием самих мигрантов интегрироваться в принимающие общества. Зачастую компактно живущие национальные общины подчиняются собственным законам, которые вступают в противоречие с правом и традициями соответствующих государств. Результатом становится серьезная фрагментация развитых обществ, сопровождающаяся маргинализацией ее отдельных сегментов. Наличие большого количества неинтегрированных мигрантов приводит к эрозии демократии, возникновению расовых

волнений, росту ультраправых настроений среди коренного населения.

Во-вторых, серьезной угрозой безопасности становится нелегальная миграция, которую все сложнее становится контролировать из-за коррупции, становящейся глобальной проблемой. Так называемая «работорговля» из отсталых стран, связанная с ввозом, дешевых работников, сексуальных рабынь, не только, аморальна, но и чревата распространением уже привычных или экзотичных эпидемических заболеваний.

Россия также сегодня относится к странам с высоким уровнем иммигрантов. В основном миграционное давление испытывают российские мегаполисы, а также регионы с наиболее благоприятными климатическими и экономическими условиями (Краснодарский, Ставропольский края и другие). В результате пересыщения мигрантами наиболее благоприятных областей страны возникают перебои в работе социальной сферы, медицинского обслуживания, удовлетворения жилищных потребностей. Концентрация этнических групп, проживающих здесь компактно, вызывает у определенной части страны опасения в связи с возможностью сепаратистских выступлений. Миграционные процессы в России активно используются международными преступными группами, наркодельцами, контрабандистами, торговцами

мигрантов принесли с собой большое количество проблем, возникли многообразные угрозы национальной безопасности для государства. В последнее десятилетие быстрыми темпами меняется этнокультурный состав государств, принимающих мигрантов, растет число людей, не разделяющих базовые ценности общества, в котором они оказались. Хуже того, их дети и внуки, ставшие гражданами страны проживания, нередко также становятся чуждыми ее жизни, ощущают себя маргиналами, всегда готовыми к протестным акциям, в том числе, и насильственного характера. Именно в этой среде международный терроризм и криминалитет, выступающие источником более или менее организованного вызова развитым странам, находят массовую поддержку.

Присутствие в той или иной стране значительного числа как законных, так и

нелегальных мигрантов периодически вызывает взрывы национализма, этнического экстремизма. Это можно было наблюдать в последние годы во многих странах ЕС (Франция, Германия, Австрия, Нидерланды), а также – США.

Чтобы сохранить национальную идентичность, государственную безопасность, демократию, европейские правительства на рубеже 2021 столетия строили свою миграционную политику на таких принципах как политкорректность, интеграция.

Всовременном мире известны два основных подхода к интеграции полиэтнического населения: ассимиляционная модель, при которой бремя и тяготы процесса интеграции ложатся в основном на самих мигрантов, и мультикультурная модель, переносящая акцент на создание принимающей стороной условий для интеграции.

Вмире долго доминировала модель этнической ассимиляции. В США из «плавильного котла» предполагалось получить «стопроцентного американца». На осуществление такой политики были направлены огромные усилия государства в сфере законодательства, идеологии, образования. А те, кто не соответствовал критериям, подвергался дискриминации. А к середине XX века возникла ситуация, когда большинство не могло интегрировать, а меньшинство не хотели интегрироваться.

Несмотря на большие усилия государств по снижению уровня материального неравенства в положении граждан разной этнической принадлежности, социальное напряжение росло. Осью напряжения стали не только «богатые - бедные», но и «новые - старые», « черные – белые». Развернулась борьба за право на отличие, за право быть другим и не испытывать при этом давления со стороны общества. Своеобразным компромиссом между требованием единых идентичности, системы ценностей и требованием права на отличие стал мультикультурализм. Первой страной, принявшей его в качестве государственной политики, была Канада (1988 г.) Одним из условий применения мультикультурализма является лояльность мигрантов к национально-государственной целостности принимающей стороны. [1,12] На протяжении многих десятилетий ведущие страны Запада пытались построить мультикультурное общество. Но ассимиляция в этих странах стала замедляться, доля мигрантов количественно расти, одновременно стали возрастать разнообразные требования этнических групп к местным властям.

Озабоченность по поводу негативных последствий миграции правительства Западной Европы и США стали реализовывать в ужесточении иммиграционного законодательства. Начиная с 2001 года правительства этих стран устанавливают количественные квоты, ограничения индивидуального характера на въезд в страну, увеличивают требования, предъявляемые к иммигрантам, регулируют трудоустройство на основе двусторонних договоров со странами исхода

мигрантов (Германия, Бельгия, Нидерланды, Португалия). Были приняты законы о запрете строительства минаретов (Швейцария), о запрете носить хиджабы в школах (Франция). В ответ власти столкнулись с акциями протестов этнических меньшинств. В качестве примера можно привести массовые демонстрации , бунты, организованные арабскими диаспорами во Франции( 2004 г.), (

осень, 2005 г.).

О провале политики мультикультурализма заявили в конце 2010г. - начале 2011 г. канцлер Германии А. Меркель, премьер-министр Великобритании Д. Кемерон, президент Франции Н. Саркози. Стало очевидно, что сегодня Западная Европа столкнулась с неразрешимой проблемой мирного проживания коренного населения и мигрантов из Турции, Северной Африки [2,138].

Такое развитие событий в Европе является сигналом для России. Мировой опыт в области регулирования миграции показывает, что российская миграционная политика должна постоянно совершенствоваться, быть сбалансированной, не порождать новые угрозы и риски, не провоцировать напряженность в обществе. Пропаганда, сохранение светского характера государства - основа интеграции в полиэтничном обществе.

Литература

1.Казанцев А. Миграционные процессы и нетрадиционные угрозы безопасности России. / А.Казанцев. Аналитические записки координационного совета по международным исследованиям МГИМО (У) МИД России. - М., 2007. -№5.

2.Гончарова З.Ю. Национальный вопрос в Европе в свете краха политики мультикультурализма / З.Ю.Гончарова // Актуальные вопросы социальногуманитарных наук: межвузовский научный сборник. Вып.9; АНОО ВИВТ, РосНОУ. Воронеж: Научная книга,

2011.- 244 с.

В задачах цифровой обработки сигналов (ЦОС), как правило, приходится проводить обработку поступающего дискретного сигнала, и время решения задачи ограничивается временем накопления количества отсчетов сигнала, достаточного для получения требуемого результата. Однако с ростом частоты дискретизации объем входных данных увеличивается, что приводит к увеличению количества вычислений. Поэтому задачей создания вычислительных устройств является обеспечение заданной производительности, то есть решение поставленной задачи за отведенное время.

Основная операция, используемая в алгоритмах ЦОС, - умножение с накоплением

(multiply-accumulate - MAC) [1], поэтому одной из ключевых характеристик процессоров ЦОС (ПЦОС) является количество операций MAC в единицу времени. Добиться роста производительности можно либо повышением тактовой частоты, либо увеличением количества вычислительных узлов.

Тактовую частоту бесконечно повышать нельзя, поэтому в современных вычислительных системах для задач ЦОС происходит движение в сторону многопроцессорных архитектур [1] – именно по этому пути идут такие гиганты в области ЦОС, как Texas Instruments (TMS320C6670), PicoChip (PC205) и Tilera с мозаичной архитектурой

TILE.

Это обусловлено рядом причин. Многопроцессорные вычислительные системы (МВС) требуют меньшей тактовой частоты, занимают меньшую площадь, а следовательно, имеют и меньшее потребление. Однако на этом пути существует серьезное препятствие – закон Амдала. Однако основными сдерживающими факторами их применения являются сложность программирования и снижение эффективности при увеличении количества вычислительных элементов.

Еще в 1967 году Джин Амдал обнаружил простое, но непреодолимое ограничение на рост производительности при распараллеливании вычислений [2]. Он определил, что эффективность МВС существенно зависит от доли последовательной (скалярной) составляющей при

выполнении параллельной программы [3]. Ускорение, которое может быть получено на вычислительной системе из p процессоров, по сравнению с однопроцессорной системой не будет превышать величины, определяемой по формуле (1):

где S – ускорение вычисления на p процессорах по сравнению с вычислением на одном процессоре;

α – доля последовательной составляющей параллельного вычисления;

p – число процессоров.

В табл. 1 показан прирост производительности при увеличении количества процессоров p от 2 до 256 с долей последовательной составляющей α от 0

до 100 % [3].

Зависимость общей производительности от количества процессоров

Как видно из таблицы, если скалярная часть составляет 20 %, прирост производительности при количестве процессоров 128 и 256 практически не отличается.

На рис. 1 приведен график вышеописанной таблицы для количества процессоров p от 2-х до 65536 [3].

В последовательной составляющей львиную долю занимает время, затрачиваемое на межпроцессорный обмен и синхронизацию параллельного вычислительного процесса. Следовательно, уменьшение этого времени является одной из важнейших задач повышения эффективности МВС.

Еще в 70-80-х годах прошлого столетия Э. В. Евреинов и Ю. Г. Косарев [4] предложили архитектуру однородных вычислительных систем (ОВС). В основе этой архитектуры лежат принципы параллельности операций, программируемости структуры и конструктивной однородности элементов и связей между ними

Данная архитектура использовалась на задачах обработки данных, а также на ряде вычислительных задач [5]. Перспективным видится ее применение и для решения задач ЦОС. Ведь большинство алгоритмов ЦОС сводится, как правило, к матричным операциям (умножение матриц, умножение матрицы на вектор), которые хорошо распараллеливаются.

ОВС представляет собой многопроцессорную систему, содержащую элементарные машины (ЭМ), которые регулярным образом соединены между собой. На рис. 2 приведен пример двумерной ОВС.

Каждая ЭМ содержит процессор (П) и коммутатор (К).

Работу ОВС можно представить в виде последовательности сменяющих друг друга фаз [6]:

-фаза настройки.

-фаза обмена.

-фаза вычисления.

-фаза управления.

На этапе настройки задаются связи между отдельными вычислительными элементами ОВС путем программирования коммутаторов каждого узла.

Рис. 2. Двумерная ОВС

От реализации обмена напрямую зависит эффективность решения задачи. ОВС поддерживает системные операции обмена. При трансляционном обмене все ЭМ настраиваются на прием данных и одна ЭМ - на передачу данных. При конвейерном обмене все ЭМ настраиваются на одновременную передачу/прием данных соседним ЭМ. На фазе вычислений все ЭМ осуществляют вычисления независимо друг от друга. На фазе управления определяется момент завершения самостоятельных вычислений каждой ЭМ и переход к новому циклу вычислений. Это обеспечивается с помощью специальных операций перехода. Условный системный переход: направление выполнения

системной программы продолжается в зависимости от системного условия. Безусловный системный переход: системная программа прерывает линейное выполнение и переходит на некоторую системную ветку.

Как упоминалось выше, большинство алгоритмов ЦОС содержат операции умножения матриц либо умножение матрицы на вектор, то есть в каждый процессор необходимо передать матрицу или вектор. Трансляционный обмен (передача от одного узла ко всем) подходит для этого как нельзя лучше.

Итак, при использовании МВС с программируемой структурой можно существенно снизить время, затрачиваемое на выполнение последовательной составляющей параллельной программы за счет эффективного межпроцессорного обмена, и таким образом добиться повышения производительности при решении задач ЦОС.

Литература

1.Lina J. Karam. Trends in Multicore DSP Platforms // Lina J. Karam, Ismail AlKamal, Alan Gatherer, Gene A. Frantz, David V. Anderson, and Brian L. Evans. - IEEE SIGNAL PROCESSING MAGAZINE [38]. – NOVEMBER 2009.

2.Amdahl G. Validity of the single-processor approach to achieving large-scale computing capabilities. // Proc. 1967 AFIPS Conf., AFIPS Press. - 1967. - V. 30. - P. 483

3.Черняк Л. Закон Амдала и будущее высокопроизводительных систем. – Открытые системы, №4, 2009.

4.Евреинов Э. В. Однородные универсальные вычислительные системы высокой производительности. // Евреинов Э.В., Косарев Ю.Г.. Новосибирск: Наука. - 1966.

5.Евреинов Э. В. Однородные вычислительные системы. // Евреинов Э.В., Хорошевский В.Г. – Новосибирск: Наука. - 1978. - 320 с.

6.Евреинов Э. В. Однородные вычислительные системы, структуры и среды. - М.: Радио и связь, 1981.

Рассмотрим горизонтальный цилиндрический бак с полусферическими днищами не полностью заполненный криогенным топливом до высоты H = 3.2 м. Радиус цилиндрической части емкости R = 2 м, длина L = 5м. Среда внутри бака неоднородна и поверхность раздела фаз параллельна его оси. Радиус полусферических днищ R* = 2м. Имеется капиллярный сток заданной мощности V0 = 0.8 (V0.

– скорость вытекания жидкости вдоль линии АВ). К внешней поверхности цилиндра подводится равномерный тепловой поток q. Предполагается, что свободная поверхность жидкости является плоской и недеформируемой, трение на ней отсутствует. Внешняя массовая сила k перпендикулярна оси цилиндра (рис.1).

В топливном баке криогент разделяется на две фазы: газообразную и жидкую. Их теплофизические характеристики известны. Также известны теплофизические характеристики оболочки. К внешней поверхности подводится равномерно распределенный тепловой поток. Степень заполнения бака жидкостью от 0.6 до 09 объема. Начальная температура внутри цилиндра и в его оболочке – 70 К.

уравнений Навье – Стокса в приближении Буссинеска для двумерного случая [1].

Важное практическое значение имеет решение обратных задач тепло – и массообмена при проведении различных теплофизических исследований, создании и эксплуатации теплонагруженных технических объектов, отработке технологических процессов. При экспериментальном исследовании нестационарных процессов тепломассообмена, протекающих при взаимодействии тепловых потоков жидкости и газа с твердыми телами, возникает необходимость определения в эксперименте плотности тепловых потоков к телу и коэффициентов теплообмена. Путем нахождения этих величин, как функций времени, решаются граничные обратные задачи теплопроводности по результатам вычислений температуры внутри емкости.

Поставим дополнительное условие на внутренней поверхности оболочки сосуда (рис. 2).

Рис. 1. Схема рассматриваемого бака с криогенным компонентом жидкости

Заданный промежуток времени поверхность раздела фаз находится в горизонтальном положении. Далее в момент времени tнп. происходит мгновенный поворот емкости относительно зеркала жидкости на угол и поверхность раздела фаз некоторое время удерживается в таком положении (рис. 1). Затем в момент времени tкп. система возвращается в исходное положение, т.е. рассматривается один такт процесса качания. Угол поворота цилиндра вокруг своей оси принимает значения = 50 - 150.

Конвективные процессы, происходящие внутри рассматриваемого топливного бака описываются системой дифференциальных

Дополним известные уравнения теплогидродинамики в приближении Буссинеска условием (1) и получим систему, распадающуюся на две разные задачи:

1.Внутри емкости ставится прямая задача теплогидродинамики, решение этой задачи выполняется по алгоритму, описанному в [1]. Единственным отличием является вид граничных условий. На правой границе оболочки ставится условие первого рода (1).

2.В стенке сосуда ставится задача теплопроводности с сохранением размерности.

где ст. – коэффициент теплопроводности стенки бака.

При этом задается начальное условие T(r0, , 0)

– известно.

На внутренней границе стенки цилиндра имеем:

дополнительное условие

T(r0, , z, t) = T*( ). (3)

Условие непрерывности потоков

где вн. – коэффициент теплопроводности внутри бака.

Следует определить температурное поле внутри стенки и значение внешнего теплового потока. Таким образом, сформулирована обратная задача в постановке Коши. При рассмотрении оболочки следует отметить, что i = 10 соответствует узлу сетки, находящемуся на внутренней границе емкости, а i = N – на внешней (рис.2). Предлагаемая система разностных уравнений имеет следующий вид:

После поворота происходит перераспределение параметров для момента времени tн.п. < t < tк.п. повторно решается система уравнений (2 – 4), где tн.п, tк.п. – время начала и конца поворота. При этом дополнительное условие (3) несколько меняется в соответствии с величиной угла , так как используются только что пересчитанные значения температур в связи с поворотом, а остальные уравнения остаются прежними. В случае, когда зеркало жидкости возвращается в исходное положение, с учетом стока снова решается сначала прямая задача внутри области, а затем обратная задача в постановке Коши в оболочке для определения внешнего теплового потока.

Таким образом, тепловой поток считается:

-при 0 < t < tнп. – исходном состоянии

системы;

-при tнп. < t < tкп. – повороте стенки цилиндра относительно зеркала жидкости на

заданный угол ;

При значительной разнице температур между стенкой сосуда и внешней средой характер излучения следует описывать по закону Стефана – Больцмана.

Взоне смачивания жидкой фазы горячей поверхности газового объема наддува ярко выражена зависимость коэффициента теплообмена от температуры, т.е. в этой области происходит резкий рост температуры на внутренней поверхности стенки, вследствие чего происходит резкое уменьшение коэффициента теплообмена

(рис. 3).

Вобласти соприкосновения жидкой фазы с более прогретой стенкой газовой области зависимость коэффициента теплообмена выражена менее ярко и с увеличением температуры уменьшается менее резко, так как изменение температуры на внутренней поверхности стенки происходит более плавно.

Рис. 3. График зависимости коэффициента теплообмена (оболочка – внутреннее содержимое) от температуры в зоне смачивания жидкой фазы горячей поверхности газового объема наддува в баке

Из вышеописанных зависимостей можно сделать вывод, что для надежности изоляции (при высоких тепловых потоках) необходимы материалы с низким коэффициентом теплопроводности. Температура плавления данного материала должна быть довольно высокой, так как увеличение

исходное состояние с учетом стока жидкости. Используя найденное при решении

обратной задачи Коши максимальное значение теплового потока q, можно вычислить коэффициент теплоотдачи в системе сосуд – внешняя среда по закону Ньютона.

λст. TN, j - TN-1, j = α Tср. - Tст. = q . (5) Δr

Отсюда, зная температуру среды и используя найденные значения температуры стенки равной TN,j, по закону Ньютона – Рихмана определяем коэффициент теплообмена

быть значительным.

Литература

1. Богданова М.В., Миловская Л.С., Фалеев В.В. О конвективном теплообмене в сосуде с жидкостью при наличии поверхности раздела фаз. // Тр. первой Российской национальной конф по теплообмену: М., 1994.Т.2. С. 43 – 48.

В современной полупроводниковой светотехнике с каждым днѐм увеличивается электрическая, а с ней и выделяемая тепловая мощность применяемых светодиодов и матриц. При этом требования к габаритам, массе, геометрии и другим конструктивным параметрам становятся только жестче. Таким образом, создание лампы, светильника или прожектора на базе только дизайнерских решений уже невозможно – необходим комплексный инженерный подход, оптимизация и расчѐты.

Особенной категорией полупроводниковых осветительных приборов можно считать уличные светильники, т.к. помимо вышеизложенных проблем добавляются ещѐ и необходимость учитывать влияние погодных условий: высокие и низкие температуры окружающей среды, осадки, ветер и пр. Это накладывает дополнительные ограничения на механические и тепловые свойства всего устройства. Например, в подавляющем большинстве случаев исключено применение вентиляторов. В то же время, светильники обладают высокой мощностью и обычно оснащаются довольно массивными радиаторами, через которые нужно каким-то образом «перекачивать» воздух.

Для моделирования воздушных потоков внутри радиатора целесообразно применить упрощѐнную геометрию профиля охлаждения. В большинстве случаев, радиатор с корпусом светильника образуют «трубу», дном которой является основание профиля радиатора (контактная поверхность), а верхней частью – корпус, защищающий светильник от осадков. Эскиз такого профиля приведен на рисунке 1. В расчѐтах длина вытяжки этого профиля составляет 500мм. На контактную поверхность этого импровизированного радиатора в расчѐтах подавалась тепловая мощность 100Вт, которая и будет обеспечивать функцию «насоса», перекачивающего воздух (нагретый воздух будет расширяться и подниматься вверх, тем самым создавай разницу давлений, что обеспечит движение воздуха через охладитель). Температура окружающей среды при расчѐтах принята 20°С.

Рис.1. Геометрия профиля Для описания проблемы был проведен расчѐт

этого абстрактного радиатора в горизонтальном положении. На рисунке 2 хорошо видно, что воздух

внутри стоит, скорость равна нулю. Температура равномерно распределена по контактной поверхности с пиковой точкой в центре (максимальная температура 90,68°С).

Рис.2. Векторы скоростей воздуха

Рис.3. Температура контактной поверхности

Такой светильник, скорее всего, не обеспечит требуемый «запас прочности», тем более при высокой температуре окружающей среды (летом в отдельных регионах температура даже ночью может превышать 35°С), т.к. температура чипа будет выше максимальной температуры охладителя ввиду наличия тепловых сопротивлений охладительподложка и подложка-кристалл. Кроме того, необходимо иметь запас по максимальной температуре на случай экстремальных изменений окружающих условий (в первую очередь жаркая погода). К сожалению, светодиодные матрицы устроены таким образом, что зачастую при нарушении условий их эксплуатации (в том числе температурного режима полупроводниковых кристаллов) они не сгорают и не выходят из строя моментально, а теряют в интенсивности свечения или медленно изменяют спектр свечения (чаще всего некачественные светодиоды при перегреве «синеют», начиная излучать холодный спектр). Таким образом, система освещения целого квартала города может, казалось бы, исправно проработать в течение месяца и даже полугода, и только после