11059

Порошковая металлургия и функциональные покрытия. – 2017. – № 4. – С. 29-36. – DOI 10.17073/1997-308X-2017-4-29-36. – EDN ZXGVUT;

5.Романов, А. Д. Исследование особенностей жидкофазного окисления алюминиевого расплава с получением алюмоматричного композиционного материала / А. Д. Романов, Е. А. Романова, Е. А.

Чернышов // Металлург. – 2021. – № 7. – С. 75-80. – DOI 10.52351/00260827_2021_07_75. – EDN XPPRAN;

6.Чернышов, Е. А. Получение высокоармированного дисперсно- упрочненного композиционного материала на основе алюминия методом внутреннего окисления / Е. А. Чернышов, А. Д. Романов, Е. А. Романова //

Металлург. – 2018. – № 8. – С. 78-81. – EDN XWPHHV.

1260

А. М. Самойлов, А. А Сатаев, А. А. Блохин, В. В. Андреев

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева», г. Нижний Новгород, Россия

НЕУСТОЙЧИВОСТЬ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛОМАССОПЕРЕНОСА В ОДНОТРУБНОЙ МОДЕЛИ

Устойчивая работа теплообменного оборудования является определяющим параметром при проектировании и эксплуатации тепловых установок любого целевого назначения. Для подавляющего большинства теплообменников характерно возникновение процессов гидродинамической неустойчивости в некоторых режимах работы. Под неустойчивостью понимают отклонение физических параметров (давление, температура, скорость и т.д.) от расчетного или эксплуатационного значения. Выделяют два основных вида неустойчивости: непосредственно отклонение (неустойчивость Лединега)

– переход физической величины от номинального значения к некоторому новому и поддержание этого нового значения, и колебательная неустойчивость – периодическое изменение физических параметров во времени.

Как правило, обычно в тепловых системах имеет место колебательная гидродинамическая неустойчивость, при этом, в случае длительной работы на таких режимах, теплообменные поверхности начинают испытывать влияние термоциклического нагружения, что в конечном итоге приводит к течам и, как следствие, необходимости в замене оборудования или ремонте [1].

Изучение описанных выше процессов особенно актуально для контуров с естественной циркуляцией. Специфика развития и поддержания естественной циркуляции накладывает ряд трудностей для аналитического описания процесса и в настоящее время не существует методик оценки влияния гидродинамической неустойчивости на теплофизические процессы в оборудовании, работающем на принципах естественного тепломассопереноса [2].

Исследование процессов неустойчивости проводилось на однотрубной модели-имитаторе одной из петель циркуляции судовых ядерных энергетических установок на базе кафедры «Ядерные реакторы и энергетические установки» НГТУ им. Р.Е. Алексеева [3]. Установка включает в себя следующие основные элементы: обогреваемый канал (1), охлаждаемый канал (2), теплообменник коаксиального типа (3), для компенсации температурного расширения предусмотрена буферная емкость, в характерных точках установлены датчики термометрии (T1 – T4). Принципиальная схема установки приведена на рисунке 1.

1261

Рис. 2. Зависимость массового расхода теплоносителя от времени

Прослеживается, что на относительно малых мощностях имеет место большой разброс по массовому расходу в контуре (порядка 10%). При увеличении мощности относительный разброс уменьшается и в какой-то момент достигает практически стабильного состояния, когда отклонения главным образом обусловлены погрешностью измерительных приборов. Такое поведение связано с увеличением средней температуры теплоносителя в контуре при больших удельных тепловых нагрузках, что приводит к переходу режима течения из ламинарной области в турбулентную.

Таким образом, экспериментально было исследовано влияние гидродинамической неустойчивости на теплофизические параметры контура с естественной циркуляцией теплоносителя. Основное влияние при этом оказывалось на распределения температур и массового расхода среды в контуре. По результатам оценки по одномерной модели с ростом тепловой мощности происходит снижение влияния неустойчивости, то есть стабилизация потока. Максимальные пульсации массового расхода составили приблизительно 10%, минимальные – не более 1,5%.

Литература

1.Митенков Ф.М., Моторов Б.И. Механизмы неустойчивых процессов в тепловой и ядерной энергетике. - М.: Атомиздат, 1981. - 88 с.

2.Баттерворс Д., Хьюитт Г. Теплопередача в двухфазном потоке. - 2-

еизд. - М.: Энергия, 1980. - 328 с.

1263

3. Патент на полезную модель № 206341 U1 Российская Федерация, G01N 25/58 (2006.01). Стенд для испытаний на качку и статический крен гидравлических контуров с естественной циркуляцией : № 2021111425 :

заявл. 22.04.2021 : опубл. 06.09.2021 / В. В. Андреев, А. А. Сатаев, А.М.

Самойлов, А.А. Блохин;

Н.С. Голицын, Н.Ю. Трянина

ФГБОУ ВО «Нижегородский государственный архитектурно- строительный университет», г. Нижний Новгород, Россия

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА СЕТЧАТОЙ ОБОЛОЧКИ ДВОЯКОЙ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ КРИВИЗНЫ

Данная работа выполнена в рамках выпускной бакалаврской работы. Внешний вид покрытия, которое представляет собой оболочку двоякой отрицательной кривизны, опирающуюся на две центральные наклонные арки и опорное кольцо, представлен на рис.1.

Рис. 1. Внешний вид сетчатой оболочки.

Сетчатая оболочка выполнена из прямолинейных элементов [1]. Опирается она одной стороной на хребтовые арку, а другой стороной на опорное кольцо. Между арками запроектированы связи по верхнему и нижнему поясу.

1264

Рис. 2. Конечно-элементная модель покрытия здания

Была создана конечно-элементная модель покрытия здания (рис.2). Статический расчет был выполнен при помощи программного комплекса «SCAD». На конструкцию были приложены такие нагрузки как собственный вес, вес покрытия, снеговая нагрузка. Причём, снеговая нагрузка была задана в следующих вариантах: 3 варианта - на арки, 2 варианта - на оболочку с разделением на всю и половину конструкции (рис. 3). Ветровая нагрузка принималась вдоль и поперёк арок [2]. Нормативные значения снеговой нагрузки вычислялись приблизительно по Б.11 и Б.12 [4].

Рис. 3. Схема загружения снеговой нагрузки на покрытие здания.

1265

В результате статического расчета были получены значения внутренних усилий в элементах покрытия. На рис. 3 представлено цветовое изображение продольных сил, возникающих в элементах покрытия.

Рис. 4. Цветовое изображение расчетных значений продольных усилий.

В процессе расчета при анализе результатов было принято решение о добавлении дополнительных полуколец, по 2 на каждую половину покрытия, благодаря которым удалось значительно уменьшить вертикальные перемещения в покрытии. Полукольца имеют такое же сечение как элементы покрытия.

Конструкции были рассчитаны по I и II группам предельных состояний [3]. Поперечные сечения элементов сетчатой оболочки подбирались по II группе предельных состояний (рис.4).

Арки - коробчатое сечение 2000х1000х30.

Элементы покрытия - гнутосварные прямоугольные трубы

250х150х6,5.

Опорное кольцо - коробчатое сечение 1000х500х30.

Монтажные соединения отправочных марок арок и опорного кольца были приняты фланцевыми на высокопрочных болтах.

На стадии КМ были разработаны 3 нетиповых узла соединений:

−Узел соединения элементов сетчатой оболочки;

−Узел крепления элементов оболочки к арке;

−Узел крепления элементов покрытия к опорному кольцу.

На рисунке 5 показан один из таких узлов – узел соединения стержней оболочки и опорного кольца. Каждый элемент покрытия имеет различные величины углов между своей осью и горизонтальной и вертикальной плоскостями. На рисунке 5 показано симметричное соединение в середине опорного кольца. Соединяются 2 элемента

1266

опорного кольца с помощью фланца, к которому с помощью дополнительных пластин и высокопрочных болтов крепятся элементы покрытия.

Рис 5. Цветовое отображение принятых сечений элементов покрытия здания

Рис 6. Узел соединения покрытия и опорного кольца

1267

Таким образом, проект с интересным, уникальным покрытием детально разработан в соответствии с действующими нормами и стандартами и имеет научную новизну. Несомненно, еще остались вопросы, которые требуют дальнейшего исследования.

Литература

1.Кирсанов, Н. М. Висячие и вантовые конструкции: Учеб. Пособие для вузов. – М.: Стройиздат, 1981. – 158 с., ил.;

2.Металлические конструкции. В 3 т. Т. 2. Стальные конструкции зданий и сооружений. (Справочник проектировщика) / Под общ. ред. заслуж. строителя РФ, лауреата госуд. премии СССР В.В.Кузнецова (ЦНИИпроектстальконструкция им. Н.П.Мельникова);

3.СП 16.13330.2017. Свод правил. Стальные конструкции. Актуализированная редакция СНиП II-23-81* (утв. Приказом Минстроя России от 27.02.2017 N 126/пр);

4.СП 20.13330.2016. Свод правил. Нагрузки и воздействия. Актуализированная редакция СНиП 2.01.07-85* (утв. Приказом Минстроя России от 03.12.2016 N 891/пр).

Д.А. Бутыгин

ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского»,

г. Нижний Новгород, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ ВЯЗКОУПРУГОЙ СРЕДЫ

В работе рассмотрены малые деформации твердого тела, покрытого антифрикционным слоем. Рассматривалось движение только верхнего слоя, моделируемого струной, а оставшаяся часть тела была заменена равномерно распределенными пружинами и демпферами (соединенными параллельно) (рис.1).

1268

Рис. 1. Модель вязкоупругой среды

Уравнение динамики струны, лежащей на вязкоупругом основании,

1269