|
А. А. Воробьев, А. В. Терентьев, О. Д. Покровская, А. А. Степанов, А. В. Курбатова
Моделирование аэродинамического воздействия высокоскоростного поезда на защитный тоннель оболочечного типа
DOI: 10.25206/1813-8225-2026-199-5-15
Исследован режим нагружения мембранной оболочки наземного тоннеля под аэродинамическим воздействием высокоскоростного поезда. Численно решена сопряжённая задача аэродинамики и механики деформируемого твёрдого тела на основе осреднённых по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса и метода конечных элементов. Установлено, что определяющими параметрами нагружения является длина тоннеля и относительный воздушный зазор, контролирующий интенсивность поршневого эффекта. Максимальное воздействие создаёт знакопеременный импульс в области головного обтекателя; хвостовая зона характеризуется развитой турбулентностью и струйно-отрывными течениями. Сравнительный анализ гладкой и гофрированной оболочек, а также усиленного каркаса выявил конструктивное решение, сочетающее аэродинамическую эффективность и устойчивость к боковым нагрузкам. Ресурс при циклическом нагружении оценён по модели накопления повреждений Палмгрена–Майнера и кривым усталости. Научная новизна заключается в единой вычислительной методологии, объединяющей аэродинамическое моделирование, прочностной анализ и усталостные оценки применительно к наземным тоннелям оболочечного типа. Результаты предназначены для оптимизации геометрических параметров и повышения долговечности защитных сооружений.
Ключевые слова: конструкция тоннеля, деформация, взаимодействие поезд–тоннель, аэродинамические нагрузки, поршневой эффект, метод Frozen Rotor
|
5–15
|
|
А. Ю. Попов, Е. В. Кривонос, Э. Р. Минибаев, В. Р. Аллагулов
Способ повышения жесткости и виброустойчивости нежестких концевых фрез при обработке щелевых пазов
DOI: 10.25206/1813-8225-2026-199-16-22
В статье рассмотрена актуальная проблема обработки глубоких щелевых пазов, полостей малой ширины ≤ 3 мм в деталях аэрокосмического и энергетического машиностроения. Основное внимание уделено недостаточной жесткости и склонности к вибрациям удлиненных цельных твердосплавных фрез с соотношением длины к диаметру L/D ˃ 5. Вибрации приводят к ухудшению качества поверхности, повышенному износу режущих кромок, образованию биений и к поломке инструмента. Для решения этой проблемы проанализированы существующие подходы. Предложен новый способ увеличения жёсткости, заключающийся в использовании поддерживающего люнета. Люнет служит дополнительной опорой для фрезы, значительно повышая её жесткость и демпфируя колебания. Приводятся результаты математического моделирования статической жесткости инструментальной системы. Одним из ключевых преимуществ нового подхода является его технологическая простота и возможность интеграции в существующие станки с числовым программным управлением без кардинальной модернизации оборудования. В отличие от активных систем указанный метод не требует сложной электроники или программного обеспечения. Метод позволяет вести обработку глубоких и узких пазов даже при неблагоприятном соотношении их ширины к глубине, что прежде считалось труднореализуемой задачей. Возросшая жесткость системы, в свою очередь, положительно сказывается на износостойкости инструмента и дает возможность увеличить режимы резания, тем самым наращивая общую производительность. Наибольший потенциал метод раскрывает при работе с жаропрочными сплавами, где классическое фрезерование наталкивается на жесткие технологические ограничения.
Ключевые слова: малоразмерная фреза, нежёсткий инструмент, щелевой паз, вибрации, жесткость, поддерживающая стойка
|
16–22
|
|
В. Ю. Юрков, М. А. Чижик, С. Н. Литунов, С. С. Дубова
Локальная модификация геометрической формы плоских точечных множеств
DOI: 10.25206/1813-8225-2026-199-23-30
Описывается метод и алгоритм локальной модификации конфигурации точечных нерегулярных множеств в евклидовой плоскости. Точечные нерегулярные множества можно рассматривать как множества вершин некоторой фигуры, в частности ломаной, являющейся характеристической или опорной фигурой для гладкой кусочно-нелинейной кривой. Числовые параметры (координаты узлов) характеристической ломаной могут меняться в заданных промежутках, изменяя тем самым форму ломаной. Локальная модификация оставляет постоянными такие указанные метрические параметры характеристической ломаной, как длины звеньев и суммарную длину ломаной. Введено понятие параметрической локальной модификации ломаной. Параметризация локальной модификации зависит от числа переменных узлов. Для осуществления локальной модификации предложена иерархическая структуризация точечного множества, которая заключается в последовательном выделении точечных подмножеств, допускающих локальные модификации различного числа параметров. Подробно описаны 0-, 1- и 2-параметрические модификации. Приводится несколько примеров, иллюстрирующих описанный подход. Представлена локальная модификация кусочно-линейного сечения криволинейного отражателя лучистой энергии с целью перенаправления потока отраженных лучей. Локальная модификация реализована в светонаправляющей конструкции, в которой плоское сечение отражающей поверхности состоит из ломаной с фиксированными длинами звеньев. Дискретные модификации отражающей поверхности генерируют на приемнике ступенчатое распределение энергетической освещенности. Описывается один из возможных вариантов построения и модификации характеристической фигуры для составной кривой, моделирующей поперечное сечение поверхности свободно висящей ткани.
Ключевые слова: точечное множество, структуризация, геометрическая форма, характеристическая ломаная, параметризация, локальная модификация
|
23–30
|
|
С. Ю. Кайгородов
Разработка и расчётный анализ волнового гидродиода с профилем проточной части на основе кубических сплайнов
DOI: 10.25206/1813-8225-2026-199-31-38
В статье был предложен волновой гидродиод — пассивное гидравлическое устройство, в котором периодическое изменение полузазора вдоль канала формирует различие гидравлических сопротивлений в прямом и обратном направлениях течения. Профиль проточной части задан кубическим сплайном. Геометрия полностью определяется тремя независимыми параметрами: минимальным полузазором, полузазором в точке сшивки и относительной координатой точки сшивки. Численное моделирование выполнено методами вычислительной гидродинамики Computational Fluid Dynamics на основе стационарных осреднённых по Рейнольдсу уравнений Навье–Стокса и модели турбулентности k–ω. Дифференциально-геометрический анализ показал, что нулевая четвёртая производная кубического сплайна внутри каждого полиномиального участка ограничивает воспроизведение резких разрывов кривизны, необходимых для эффективного вихревого запирания потока. Полученные результаты демонстрируют, что сплайновая параметризация эффективна для плавных профилей, сокращая число варьируемых переменных, но требует замены на дискретные модели для геометрий с локальной агрессивностью кромок. Итоги исследования закладывают основу для многокритериальной топологической оптимизации пассивных запорных устройств ядерных реакторов.
Ключевые слова: гидродиод, волновой канал, кубический сплайн, турбулентная диссипация, диодность, CFD-моделирование, дифференциальная геометрия, пассивные системы безопасности
|
31–38
|
|
Е. А. Павлюченко, А. С. Павлюченко, А. А. Прусов
Математическое моделирование течения жидкости при перекрытии распределительных окон прямозубого роторного насоса
DOI: 10.25206/1813-8225-2026-199-39-45
Объектом исследования является рабочий процесс прямозубого роторного насоса в период частичного перекрытия всасывающего и нагнетательного окон зубом ротора. Цель работы состоит в уточнении математического описания изменения мгновенного давления жидкости в рабочей камере с учетом переменной площади проходного сечения распределительных окон. Модель основана на совместном использовании уравнений Бернулли и неразрывности зависимостей для определения потерь напора по длине и местных гидравлических сопротивлений, а также геометрических соотношений для площади кругового сегмента, формирующегося при частичном перекрытии окна. Получены зависимости, связывающие угол поворота ротора, положение зуба относительно окна, величину открытого проходного сечения и коэффициент местного сопротивления. Разработан расчетный подход, позволяющий учитывать непрерывное изменение площади всасывающего и нагнетательного окон в процессе движения зуба. Полученные аналитические зависимости обеспечивают возможность определения изменения гидравлического сопротивления и потерь напора в зависимости от углового положения ротора и геометрических параметров насоса. Это позволяет выявлять положения рабочего органа, при которых гидравлические потери возрастают наиболее существенно, и более точно рассчитывать изменение давления в рабочей полости. Учет реального процесса перекрытия распределительных окон устраняет допущение об их мгновенном открытии и закрытии и повышает точность математической модели. Предложенный метод может применяться при выборе формы зуба, размеров и конфигурации окон, а также при проектировании других объемных гидромашин с аналогичным принципом управления потоком. Дальнейшее развитие модели связано с экспериментальной проверкой, учетом сжимаемости жидкости и кавитационных явлений.
Ключевые слова: прямозубый роторный насос, математическая модель, рабочие процессы, окна нагнетания и всасывания, распределительные окна, гидравлические потери, давление в рабочей камере
|
39–45
|
|
М. С. Феддер
Критерии оценки качества контрматриц для холодного конгревного тиснения, изготовленных с применением аддитивных технологий
DOI: 10.25206/1813-8225-2026-199-46-55
Проанализированы общие тенденции в развитии производственных подходов с точки зрения термина Индустрия 4.0. В рамках полиграфической отрасли рассмотрены возможности и ограничения применимых методов организации производства и интеграции новых цифровых технологий. Выявлено, что полиграфическая отрасль сталкивается с конкуренцией, дорогим сырьём и зависимостью от импортного оборудования. Предприятиям требуется повышение производительности, снижение потерь и формирование интеллектуальной собственности как основы конкурентоспособности. Проведено исследование на предмет возможности изготовления контрматриц для холодного конгревного тиснения методом 3D-прототипирования. Проанализированы возможности аддитивных технологий в области изготовления прессовых пар, в частности ответных частей — контрштампов. Выбрана технология Fused Deposition Modeling — формирование объекта методом послойного наплавления для первичного прототипирования и печати тест-объектов, а также первичных тест-объектов на соответствие группы критериев качества контрматриц. Проверены параметры воспроизведения линейных размеров отдельных элементов с использованием материалов ABS и PLA в сравнении с входными данными о геометрии. Получено подтверждение на входном контроле контрматриц к промышленным испытаниям на предприятии.
Ключевые слова: аддитивные технологии, 3D-прототипирование, холодное конгревное тиснение, постпечатная обработка оттисков, матрица, контрматрица, клише
|
46–55
|
|
А. В. Степура, Е. В. Конопацкий
Моделирование экспоненциальных интерполяционных кривых в точечном исчислении
DOI: 10.25206/1813-8225-2026-199-56-65
В инженерной геометрии актуальной задачей является создание гибких кривых, инцидентных заданным точкам. В работе описан метод моделирования интерполяционных кривых в точечном исчислении на основе кривых Безье. Основой модификации кривых Безье является замена симплекса контрольных точек в уравнении кривой на узлы интерполяции, при которой используется равномерное распределение значений параметра, обеспечивающее выполнение условия инцидентности заданным точкам. Однако применение кривых Безье не всегда позволяет эффективно моделировать объекты и процессы с экспоненциальным характером изменения. В исследовании предложено использовать этот же метод для определения интерполяционных кривых, полученных на основе экспоненциальных функций в точечном исчислении. В результате был получен новый класс экспоненциальных интерполяционных кривых, форма которых определяется с помощью коэффициентов ki . Преимуществом такого подхода является гибкость в управлении формы и возможность создания кривых, обладающих наперёд заданными геометрическими свойствами путём решения минимаксных задач коэффициентов ki . Предложенный метод расширяет инструментарий геометрического моделирования в САПР, а также может быть использован для моделирования и цифровой поддержки жизненного цикла изделий сложной формы и прогнозирования процессов с экспоненциальным ростом.
Ключевые слова: интерполяционная кривая, экспоненциальная функция, геометрическое моделирование, точечное исчисление, параметризация, системы автоматизированного проектирования, информационное моделирование
|
56–65
|
|
А. В. Рыбьяков, О. Г. Феоктистова, И. Н. Мерзликин
Применение CORSIA на территории России
DOI: 10.25206/1813-8225-2026-199-66-72
В статье рассматривается процесс адаптации российской гражданской авиации к требованиям глобальной схемы компенсации и сокращения выбросов CORSIA в условиях санкционных ограничений, действующих с 2022 г. Анализируется текущее состояние подготовки России к реализации механизмов углеродного регулирования с учётом переориентации международных воздушных перевозок на рынки Глобального Юга, закрытия воздушного пространства недружественных государств и ограничений на поставку авиационной техники. Особое внимание уделено техническим аспектам создания национальной системы мониторинга, отчётности и верификации, совместимой с требованиями как Международной организации гражданской авиации, так и потенциальных партнёров по БРИКС и ШОС. Обсуждаются правовые риски участия российских авиакомпаний в CORSIA и перспективы формирования альтернативных механизмов углеродного учёта. Сделан вывод о необходимости разработки суверенной методологии оценки экологического воздействия авиации, опирающейся на отечественные научные школы и нормативную базу.
Ключевые слова: CORSIA, углеродное регулирование, авиация, санкции, устойчивое авиационное топливо, БРИКС
|
66–72
|
|
А. Б. Яров
Функционально-воксельное моделирование зоны обнаружения радиолокационной станции с учётом влияния рельефа местности на основе аппарата R-функций
DOI: 10.25206/1813-8225-2026-199-73-79
В статье рассматривается задача функционально-воксельного моделирования зоны обнаружения радиолокационной станции с учётом влияния рельефа местности. Описан принцип пересчёта локальных характеристик обновлённой функции, основанный на использовании локальных функций в виде V-представлений зоны обнаружения радиолокационной станции и местности. Пространство моделирования задаётся ограниченной областью и аппроксимируется регулярной дискретной сеткой. Для объединения моделей используется аппарат R-функций Рвачёва, позволяющий реализовать теоретико-множественные операции пересечения и объединения в форме локальных функций. Это обеспечивает формирование результирующей модели в виде объединённого локального аналитического уравнения и корректный учёт экранирующих эффектов рельефа при построении зоны обнаружения. Программная реализация демонстрирует работоспособность метода на тестовой сцене с дискретизацией на примере 2003 вокселей. Предложенный подход может быть использован при анализе пространственных характеристик радиолокационного контроля и при разработке программных средств моделирования сложных геометрических сцен.
Ключевые слова: функционально-воксельный метод, М-образ, R-функции, однородный вектор, локальные геометрические характеристики, диаграмма направленности, моделирование радиолокационной станции
|
73–79
|
