Номер 11(99) ноябрь 2015 г.

Содержание

Базовые исследования

НЕУСТОЙЧИВОСТЬ ПОПЕРЕЧНЫХ КОЛЕБАНИЙ ДВУМЕРНОЙ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ТРУБЫ ВСАСЫВАЮЩЕЙ ЖИДКОСТЬ

Станислав Николаевич Веричев

Институт проблем машиностроения РАН,  г. Нижний Новгород, Россияs.

В данной работе рассматривается двумерная модель консольно закрепленной трубы, всасывающей жидкость. Практическим примером подобной системы являютя, например, погружные трубы плавучих систем добычи и сжижения природного газа (FPSO), всасывающих морскую воду для нужд охлаждения. На практике оказывается, что такие трубы являются, как правило, неустойчивыми, что приводит к дополнительным циклическим нагрузкам, приводящим к их преждевременному выходу из строя. Достаточно большое количество исследователей пыталось построить соответствующие модели, а также смоделировать эффект экспериментально. Однако, все эти попытки были неудачными. Пока, в конце прошлого десятилетия, не был поставлен первый успешный эксперимент. Однако, на практике оказалось, что динамика консольно закрепленной трубы, всасывающей жидкость, является более сложной, чем это могут описать современные модели. Целью данной работы является поиск методов их усовершенствования на примере двумерной математической модели. 

Автор хотел бы выразить благодарность Российскому научному фонду за поддержку при подготовке данной работы (грант № 14-19-01637).

INSTABILITY OF LATERAL VIBRATIONS OF TWO-DIMENSIONAL VERTICAL PIPE ASPIRATING FLUID

S.N. Verichev

Institute of Problems in Machine Engineering of the Russian Academy of Sciences, Nizhny Novgorod, Russia

This paper outlines a study of a two-dimensional model of cantilevered pipe aspirating fluid. A practical example of such a system are the submerged pipes of floating production, storage and offloading units (FPSO) aspirating sea water for cooling needs. In practice it appears that such pipes are usually unstable, which leads to additional cyclic stresses, leading to their premature failure. Quite a number of researchers have tried to build a relevant model and to simulate such an effect experimentally. However, all these attempts were unsuccessful until the end of the last decade, when a first successful experiment has been performed. It has been found out, however, that the dynamics of a cantilevered pipe aspirating fluid is more complex than one that current models could predict. The aim of this work is to fill this gap by improving the models based on a two-dimensional mathematical model.

Раздел: 01.00.00. Физико-математические науки.

Статья: pdf (3300 кб)

ОПТИКО-ФОТОЭЛЕКТРОННАЯ РЕГИСТРАЦИЯ В ГАЗОДИНАМИЧЕСКОМ ЭКСПЕРИМЕНТЕ

Андрей Николаевич Ганичев¹, Сергей Иванович Герасимов^1,2,3,

 Римма Валериановна Герасимова¹, Владимир Иванович Ерофеев^3,4, 

Иван Игоревич Каныгин¹,  Татьяна Владимировна Кудрявцева²,  

                           Елена Александровна Львова², Михаил Романович Турусов¹,                             

Татьяна Николаевна Яшкова¹

¹Саровский физико-технический институт Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», Саров, Россия

²Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики, Саров, Россия

³Институт проблем машиностроения Российской академии наук, Саров, Россия

Приведены примеры разработанных методов оптико-фотоэлектронной регистрации для хронографирования последовательных энерговыделений, анализа процесса выстрела из баллистических установок и т.д.  Указанные процессы характеризуются наличием импульсной вспышки, которая фиксируется фотодиодом, включенным в фотодиодном режиме. Используя кремниевые фотодиоды, которые чувствительны в диапазоне от ультрафиолета до инфракрасного излучения, можно идентифицировать процессы, сопровождающиеся импульсным энерговыделением. Например, при взрыве максимальные яркостные температуры реализуются при выходе детонации в окружающую заряд газовую среду (чаще всего воздух атмосферного давления), поскольку излучает ударно сжатый газ. По мере расширения давление в ударной волне резко уменьшается и уменьшается температура за фронтом. Излучение на поздних стадиях приближается к спектру излучения относительно холодных продуктов детонации. Поэтому даже при взрыве большого по общей массе заряда, состоящего из отдельных участков, инициируемых последовательно, достаточно одного панорамного фотоприемника, чтобы идентифицировать инициирование каждого отдельного участка по наличию короткой начальной фазы сигнала, связанного с излучением  «горячих» синих квантов. При выстреле из баллистической установки, в зависимости от ее типа и условий вакуумирования ствола, появлению метаемой модели на срезе ствола предшествует истечение газов, формирующих дульную ударную волну. Регистрируя данное излучение можно с расчетной задержкой бесконтактно запускать оптико-физическую аппаратуру в опыте и, в дальнейшем, анализировать соответствие выстрела ожидаемому штатному для данной установки, массе порохового заряда и т.д.

Работа выполнялась при поддержке Российского научного фонда (Грант № 14-19-01637).

OPTICAL PHOTOELECTRONS  REGISTRATION GASDYNAMIC EXPERIMENTS

A.N. Ganichev¹, S.I. Gerasimov^1,2,3, R.V. Gerasimova¹, V.I. Erofeev³,  I.I. Kanygin¹, 

T.V. Kudryavtseva², E.A. Lvova², M.R. Turusov¹, T.N. Yashkova¹

¹Sarovski Physico-Technical Institute of the National Research Nuclear University MEPhI, Sarov, Russia

²Russian Federal Nuclear Center - All-Russian Research Institute of Experimental Physics, Sarov, Russia 

³ Mechanical Engineering Research Institute, Russian Academy of Sciences,  Nizhny Novgorod, Russia

The examples of the developed methods of optical-photoelectric registration for chronographically consistent energy release, analysis of the process of the shot from ballistic installations, etc. are presented. These processes are characterized by the presence of a pulsed flash, which is recorded with a photodiode operated in the photodiode mode. Using silicon photodiodes that are sensitive in the range from ultraviolet to infrared radiation, it is possible to identify the processes, accompanied by the pulse energy. For example, as explosion occurs the maximum brightness temperature is realized when detonation wave reached the border of the charge and generates shock wave in gaseous medium (usually air at atmospheric pressure), where the shock compressed gas emits. As the pressure in the shock wave decreases sharply and reduces temperatures behind the front. Radiation in the later stages of shock propagation corresponds to the spectrum of radiation of relatively cold detonation products. Therefore, even when a large explosion takes place where the total charge consists from separate parts, initiated sequentially, one panoramic photo detector to identify the initiation of each separate part is enough due to the presence of short initial phase signals associated with the emission of "hot" blue quanta. When fired from a ballistic installation, depending on its type and conditions vacuuming of the trunk, the emergence of the model under study at the cut stem is preceded by a flow of gases forming the muzzle shock wave. Registering this radiation can be estimated delay to launch contactless optical and physical instrument in the experience and, further, to analyze the shot under the anticipated staffing for this installation, the weight of the powder charge, etc.

Раздел: 05.00.00. Технические науки.

Статья: pdf (1300 кб)

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЗОНАНСНЫХ СВОЙСТВ СТРУНЫ ПЕРЕМЕННОЙ ДЛИНЫ, ЛЕЖАЩЕЙ НА УПРУГОМ ОСНОВАНИИ, С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ СИЛ СОПРОТИВЛЕНИЯ СРЕДЫ

Владислав Львович Литвинов, Валерий Николаевич Анисимов

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет"

СамГТУ, Самара, Россия 

 С помощью метода Канторовича - Галеркина находится приближенное решение задачи о поперечных колебаниях струны с движущейся границей, лежащей на упругой подложке. Учитываются внешние силы сопротивления движению струны. Решение получено с точностью до величин второго порядка малости относительно малого параметра, характеризующего медленный характер движения границы. Приводятся количественные характеристики для амплитуды колебаний при установившемся резонансе и при прохождении через резонанс. Резонансные явления исследуются для наиболее распространенного на практике случая, когда внешние возмущения гармонического характера действуют на движущейся границе

INVESTIGATION OF RESONANCE CHARACTERISTICS STRING VARIABLE LENGTH ON AN ELASTIC FOUNDATION WITH CONSIDERING THE INFLUENCE OF THE RESISTANCE FORCES ENVIRONMENTAL

Vladislav L. Litvinov, Valeriy  N. Anisimov

Samara State Technical University, Samara, Russia

Using the method of Kantorovich - Galerkin  is located approximate solution of the problem of transverse vibrations of a string with a moving boundary lying on elastic substrate. Taking into account the external forces of resistance to movement of the string. The solution is obtained up to the second order in the small parameter characterizing the slow of the movement of the border.  Found quantitative characteristics of the vibration amplitude at steady resonance and  the passage through resonance. Resonance phenomena are investigated for the most common case in practice, when external disturbances acting on the moving boundary.

Раздел: 01.00.00. Физико-математические науки.

Статья: pdf (360 кб)

К АНАЛИЗУ НЕНЬТОНОВСКИХ ВИБРОУДАРНЫХ ПРОЦЕССОВ В ТРУБНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ И СИСТЕМАХ С ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ УДАРНЫМИ ПАРАМИ

Виталий Львович Крупенин

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН,Россия, Москва

Рассмотрены проблемы построения методик анализа виброударных процессов в системах с большим числом ударных пар. Использованный метод сингуляризации позволил отказаться от представлений о мгновенном ударе и учесть более реалистические, нежели ньютоновская, гипотезы взаимодействия. Рассмотрены особенности описания наиболее опасных для виброизноса элементов конструкций синхронных режимов движения типа хлопков в системах с параллельными ударными элементами и трубках, соударяющихся с промежуточными опорами. Приведены результаты эксперимента и даны примеры расчета конкретных конструкций.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №15-19-30026).

TO THE ANALYSIS OF NON-NEWTONIANVIBROIMPACT PROCESSES IN TUBE DESIGNS AND SYSTEMS WITH PARALLEL IMPACT PAIRS 

V.L. Krupenin

IMASH RAS, Russia, Moscow

Problems of creation of techniques of the analysis of vibroimpact processes in systems with a large number of impact pairs are considered. The used method of a singulyarization allowed to refuse ideas of the instantaneous impact and to consider more realistic than the Newtonian interaction hypotheses. The features of descriptions of the most dangerous for the vibration wear of structural elements of synchronous movement type claps in systems with parallel impact elements and the tube colliding with intermediate supports. The results of the experiment and examples of calculation are given specific designs.

Раздел: 01.00.00. Физико-математические науки.

Статья: pdf (780 кб)

ОГЛАВЛЕНИЕ pdf (150 кб)