Презентація на тему:
Наукова діяльність Запорізької державної інженерної академії

Наукова діяльність Запорізької державної інженерної академії за 2011 рік

Кількість виконаних НДР та обсяги їх фінансування 2 4 20 28 30 23 16 4 3 22 5 3 4

Середній обсяг фінансування НДР 3

Діяльність аспірантури 4

Публікації і конференції 5

Винахідницька діяльність 6

Наукова діяльність студентів 7

Участь студентів у виконанні НДДКР 8

РОЗРОБКА КОНЦЕПЦІЇ МОНІТОРИНГУ ТА УПРАВЛІННЯ АГРЕГАТАМИ ГЕС НА ОСНОВІ ДОСЛІДЖЕННЯ ІНФОРМАЦІЙНО-ЕНЕРГЕТИЧНИХ ПОКАЗНИКІВ ГІДРОЕНЕРГЕТИЧНИХ ПРОЦЕСІВ Керівник НДР д. ф-м. н., професор Пожуєв В. І. Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Запорізька державна інженерна академія 69006 м. Запоріжжя, пр. Леніна 226

ГОЛОВНА ЗАДАЧА ПРОЕКТУ Загальною фундаментальною проблемою досліджень є визначення впливу інформаційних, комунікаційних та енергетичних складових на якісні показники гідроенергетичного обладнання ГЕС. Фундаментальна задача роботи полягає в отриманні співвідношень інформаційних, комунікаційних та енергетичних складових процесів моніторингу та управління гідроенергетичним обладнанням ГЕС.

ОСОБЛИВОСТІ РІШЕННЯ Система збудження гідрогенератора має сталу часу, яка в колі зворотного зв'язку суттєво обмежує його динамічні якості. Заміна сталої часу на еквівалентну затримку сигналу керування змінює тривалість й характер перехідного процесу. Стала часу визначає інерційність вимірювального органу й динамічні якості системи збудження.

АЛГОРИТМІЧНІ, МЕТРОЛОГІЧНІ та ДИНАМІЧНІ ЯКОСТІ РІШЕНЬ Розроблений неінерційний алгоритм вимірювання й перетворення напруги в кут керування регулятора збудження ґрунтується на інтегральних характеристиках сигналу протягом періоду. Метрологічні характеристики перетворювача достатні для забезпечення потрібної якості Дозволяє здійснювати потрібне за умови динамічної ефективності імпульсне форсування збудження гідрогенератора.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ Розроблені алгоритми й методики подолання дії сталих часу системи збудження можуть підвищити загальну й динамічну ефективність роботи гідрогенератора; Одержані результати використовуються в навчальному процесі, надають напрям новим дослідженням; Сферу реалізації одержаних результатів слід розширити в напрямі прикладних досліджень динамічних якостей діючого обладнання ГЕС.

Запропоновані рішення здатні суттєво підвищити динамічну й енергетичну ефективність гідроенергетичних перетворювачів Дніпровської ГЕС Очікуваний ефект становить понад 975 тис. грн. на рік. Дякуємо за увагу !

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ ЗАПОРІЗЬКА ДЕРЖАВНА ІНЖЕНЕРНА АКАДЕМІЯ Керівник роботи - д.т.н., проф., Качан Ю.Г. 2011 р.

сформульовано задачу визначення оптимальної послідовності реалізації проектів у складі програм; запропоновано шляхи вдосконалення системи нормування питомих енерговитрат; визначено вплив динаміки реалізації програм енергозбереження на показники їх ефективності; обґрунтовано необхідність державної підтримки прискореного впровадження програм та запропоновано методику визначення її розміру; розроблено основні теоретичні положення щодо створення систем утилізації вторинних гідроресурсів промислових підприємств ; розроблено загальний механізм узгодження засобів підвищення ефективності реалізації програм енергозбереження промислових підприємств.

Енергоємність ВВП в 2009 р. Динаміка енергоємності ВВП України в 1990 -2011рр.

Шляхи розвитку подій: «Пасивний» - щомісячне накладання штрафних санкцій за понаднормове споживання енергоресурсів - “енергетичний збір”, Ен.збір=(Нд-Нопт)·ОВ·Варт·2; «Активний» – на підприємстві розроблена і виконується програма, але прогресивну норму не встановлено. Сума штрафних санкцій буде менша, ніж за пасивним варіантом; «Прогресивний» – підприємство своєчасно виконує розроблену програму енергозбереження, встановлюються прогресивні норми енерговитрат, енергетичний збір не обчислюється.

Капіталовкладення в ПЕЗ = 10,035 млрд. грн. Енергетичний збір за шляхами розвитку подій : Пасивний : Ен.збір = 9,8 млрд. грн. Активний : Ен.збір = 2,85 млрд. грн. Прогресивний : Ен.збір = 0 Визначення прогресивної норми витрат ПЕР на виробництво прокату за ПЕЗ ВАТ МК “Запоріжсталь”

Витрати, млрд. грн. Сума підтримки для забезпечення економічної доцільності нерентабельних проектів, млрд. грн. Прибуток від реалізації доцільних проектів, млрд. грн. Необхідна підтримка, млрд. грн. Проект будівництва конвертерного цеху 8,484  - 6,835 - 6,835 Програма енергозбереження (113 заходів)   10,035 - 7,636  (45 проектів з NPVj0) 3,592 Програма енергозбереження за умов прискореного впровадження  13,636 - 11,237 4,044 6,593

Засіб, що застосовується на І етапі Оптимізація послідовності заходів у складі ПЕЗ Оптимізація тривалості ПЕЗ Засіб, що застосовується на ІІ етапі Нормування питомих енерговитрат Визначення суми державної підтримки Оптимізація тривалості ПЕЗ Нормування питомих енерговитрат Визначення суми державної підтримки Оптимізація послідовності заходів у складі ПЕЗ Показник Прогресивні норми енерговитрат, Сума ен.збору Сума державної підтримки Оптимальна тривалість заходів Прогресивні норми енерговитрат, Сума ен.збору Сума державної підтримки Оптимальний склад заходів Значення 7,512 2,845 5 років 5,184 6,593 визначено NPVПЕЗ -2,845 -2,845 -6,497 -6,593 -6,593 -7,042 Час впровад-ження ПЕЗ 7 років 7 років 5 років 5 років 5 років 5 років Термін окупності ПЕЗ 10 10 12 13 13 11,5

Показник Базова ПЕЗ ПЕЗ після оптимізації Економія ПЕР, туп 5402 6451 5831 Економія ПЕР, млн грн. 7587 9391 8364 Витрати, млн грн. 10035 10035 13635 Витрати дисконтовані, млн грн. 8640 8807 12801 Показник NPV, млн грн. -3592 -2313 -6593 Показник NPV’ з енергетичним збором, млн грн. -12471 -8455 -14597 Термін окупності від початку реалізації/ після закінчення виконання програми, років 11/4 10/3 13/6

Розроблений алгоритм визначення суми державної підтримки для забезпечення економічної доцільності програм енергозбереження промислового підприємства дозволяє узгодити термін їх впровадження з темпами реалізації державних енергозберігаючих програм. Вирішенні задачі оптимізації послідовності виконання проектів у складі програми підвищує економічні показники її реалізації до 15,6% і вище, а при відсутності обмежень щодо інвестиційних ресурсів збільшення доходу може складати до 21,07% і вище, та призводить до скорочення часу її виконання. Для промислових підприємств металургійного профілю (в залежності від виробника обладнання, вартості робіт з монтажу і обслуговування їх оптимальних систем гідроенергетичної утилізації) нижній поріг собівартості вироблення електричної енергії з водотоків останніх складає біля 0,3 – 0,4 грн./кВт год. 16 - 41% від витрат електричної енергії на транспортування води можна повернути в мережу за рахунок гідроенергетичної утилізації вторинних водотоків на промислових підприємствах металургійного профілю. Розроблений алгоритм застосування засобів підвищення ефективності програм енергозбереження промислових підприємств, в якому визначається оптимальна послідовність їх використання, забезпечує найбільше підвищення показників ефективності програм енергозбереження на конкретному підприємстві.

Розроблені методики доцільно використовувати у проектних інститутах та безпосередньо на промислових підприємствах при розробці програм енергозбереження, що підтверджено відповідними актами Державної інспекції з енергозбереження (м.Київ) та Науково-технічного союзу енергетиків та електротехніків України. Актуальність та практична цінність пропозицій даного дослідження підтверджено також актом ВАТ «Запоріжсталь», акт державної інспекції з енергозбереження, м.Київ, містить рекомендації відображення окремих результатів роботи як пропозицій до внесення змін в нормативно-правові акти з енергозбереження. Запропонована і реалізована на ПЕОМ методика машинного проектування оптимальної комбінованої системи утилізації гідроенергетичних ресурсів, яка прийнята на цей час для використання Інститутом енергетичних досліджень, ВАТ «Запоріжсталь», ВАТ «Дніпроспецсталь», (м. Запоріжжя), також може бути застосована при створенні зазначених систем й на інших промислових підприємствах. Рекомендації щодо використання результатів:

РОЗРОБКА ДИСКРЕТНИХ МОДЕЛЕЙ У МЕХАНІЦІ СУЦІЛЬНИХ СЕРЕДОВИЩ ТА ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ ДЛЯ РОЗРАХУНКІВ У МАШИНОБУДУВАННІ Керівник роботи: д.т.н., проф. Шамровський О.Д.

Розроблено принципово новий дискретний підхід до моделювання суцільного середовища. На базі цього підходу розглянута низка практичних та теоретичних задач. Побудовано дискретну модель турбомашини, яка дозволяє досліджувати вібрації великої кількості турбомашин, починаючи з порівняно невеликого робочого колеса газової турбіни авіаційного двигуна АІ-9В і закінчуючи величезними робочими колесами гідротурбіни. РОЗРОБКА ДИСКРЕТНИХ МОДЕЛЕЙ У МЕХАНІЦІ СУЦІЛЬНИХ СЕРЕДОВИЩ

На основі дискретної моделі газотурбіни показано: теоретичну можливість гасіння резонансних коливань газотурбін, викликаних зовнішнім навантаженням, прикладеним до певної лопатки, за рахунок прикладення додаткового навантаження на іншу лопатку. Рис. 1 – Робоче колесо газової турбіни авіаційного двигуна Розроблена методика особливо актуальна при обробці робочих колес газотурбін на металообробних верстатах.

Застосування дискретної моделі гідротурбіни дозволило: Рис. 2 – Приклад робочого колеса поворотно-лопатевої гідротурбіни Рис. 3 – Дискретна модель виявити форми коливань, що представляють найбільший інтерес для практики , а саме несамоврівноважені форми коливань , що здатні викликати значні реакції в опорних підшипниках і можуть спричинити руйнування гідротурбіни.

Крім практичних питань розглянуто деякі фундаментальні питання побудови дискретних моделей для задач механіки деформівного твердого тіла. Головною особливістю цих моделей є те, що вони містять у собі алгоритм розв'язання задач на їх основі. При цьому не використовуються диференціальні рівняння у часткових похідних. Замість цього пропонується метод послідовних переміщень, використання якого знищує різницю між лінійними та нелінійними задачами.

Більшість сучасних методів розрахунків у механіці деформівного твердого тіла розраховані на вивчення деформацій жорстких конструкцій. Для таких конструкцій найбільш придатні сучасні лінійні моделі. У той же час використання запропонованого підходу розкриває великі можливості до вивчення процесів деформування гнучких конструкцій. Зокрема, можна розглядати складні конструкції, що допускають великі переміщення. При цьому можна вивчати багаторазову втрату стійкості та закритичну деформацію конструкції.

Рис. 5 – Двох'ярусна стержнева конструкція після втрати стійкості стержнів другого ярусу Рис. 4 – Двох'ярусна стержнева конструкція після втрати стійкості стержнів першого ярусу Багаторазова втрата стійкості стержневої конструкції Це досить простий приклад гнучкої конструкції, яка під дією навантаження може отримувати дуже великі переміщення. Класична механіка досить погано пристосована до розв'язання таких задач. У той же час запропонований у роботі метод добре пристосований для розрахунку таких, а також значно більш складних конструкцій.

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України Запорізька державна інженерна академія Дослідження умов і методів керування потоками та інтенсифікації рафінування металевих розплавів Керівник НДР д.т.н., профессор І.Ф. Червоний Запоріжжя 2012

Сплави, на яких випробували пульсаційне перемішування з одночасним обертанням емності з розплавом навколо своєї вісі Промислові літейні сплави системи Al-Si (сілуміни) Корозійно-стійкі сплави системи Аl-Мg Лігатурний сплав Аl-Тi Технічно чистий алюміній

Вплив пульсаійної обробки з одночасним обертанням ємності з розплавом навколо своєї вісі на мікроструктуру литого металу після обробки Сплав Аl-16%Si-0,9%Fе при 850 °С після обробки після обробки без обробки без обробки без обробки Сплав Аl-22%Si-0,6%Fе при 720 °С Сплав Аl-16%Si-0,9%Fе при 1020 °С

Висновки 1) Пульсаційне перемішування з одночасним обертанням ємності з розплавом навколо своєї вісі зменшує спадкоємний вплив неоднорідності структури шихтових матеріалів на отримані алюмінієві сплави, підвищує ступінь рафінування від домішок, поліпшує структуру і властивості литого металу. 2) Пульсаційна обробка розплавів лігатур значно зменшує розмір інтерметалевих часток, сприяє їхньому рівномірному розподілу в об'ємі сплаву. У результаті створюються умови для більш швидкого і якісного розчинення лігатур при використанні їх для модифікування алюмінієвих сплавів. 3) Визначені параметри роботи установки з пульсаційного перемішування з одночасним обертанням ємності з розплавом навколо своєї вісі, які забезпечують високий ступінь рафінування при мінімальному часу обробки: частота коливань 0,3…3 Гц, амплитуда коливань 0,5…1 м, частота обертання 1…2 хв 1. Застосування цих параметрів дозволить зменшити час рафінування на 15…20 %, зменшити витрату рафінуючих або легуючих речовин на 15…20 %.

Міністерство освіти і науки України Запорізька державна інженерна академія Фізичні закономірності формування структурованих гібридних матеріалів з високою оптичною нелінійністю № 0109U008657 Керівник НДР д-р фіз. мат. наук, проф. Ю.C. Оселедчик 2010-2011

Установка для вирощування кристалів Схема установки для вирощування кристалів Розподіл температури в розплаві при вирощуванні боратних кристалів методом Чохральського

Кристали та виготовлені для нелінійно-оптичних досліджень зразки PbB4O7 (PBO) SrB4O7 (SBO) LiB3O5 (LBO) b-BaB2O4 (BBO) Леговане скло Легований неодимом кристал борату стронцію Sr4B14O25 :Nd

Генерація суперконтинуума боратними кристалами β-BaB2O4, SrB4O7, PbB4O7 1 Ті-сапфіровий лазер довжина хвилі – 790 нм; спектральна ширина імпульсу – 10 нм; тривалість імпульсу – 70 фс; частота проходження імпульсів – 1 кГц; діаметр пучка - 11 мм; 2 поляроїд; 3 лінза (фокусна відстань – 32 см); 4 нелінійно-оптичний кристал (β-BaB2O4, SrB4O7, PbB4O7); 5 екран; 6 лінза; 7 нейтральні світлофільтри; 8 спектрофотометр Кристал Р пор. , 1010 Вт/см2 β-BaB2O4 - 5,21 SrB4O7 - 8,50 PbB4O7 - 4,40

β-BaB2O4 SrB4O7 PbB4O7 λ, нм λ, нм λ, нм І, відн. од. І, відн. од. І, відн. од. Р опр, 1011 Вт/см2 1,08 1,44 2,42 Р опр, 1011 Вт/см2 1,08 4,95 15,2 Р опр, 1011 Вт/см2 1,08 2,0 4,95 PbB4O7 –спостереження плазмової генерації в УФ діапазоні SrB4O7 – генерація плазми відсутня

Висновки Проаналізовано літературні дані, щодо сучасного стану досліджень нелінійно-оптичних процесів, що обумовлені нелінійностями другого та третього порядків, в надпотужних полях лазерного випромінювання піко- фемтосекундного діапазону тривалості. Отримано оптичні зразки боратних кристалів. β-BaB2O4, SrB4O7, PbB4O7, Sr4B14O25, LiB3O5, SrB4O7:RE, Sr4B14O25:RE , α- ВаВ2О4 та CsLiB6O10 Досліджено спектроскопічні властивості Nd3+, Eu3+ і Pr3+ центрів у матрицях складу SrB4O7 та Sr4B14O25 у скляному та кристалічному стані. Досліджено спектри спонтанного комбінаційного розсіювання монокристалів SrB4O7 і Sr4B14O25 які є перспективними для використання в якості перетворювачів частоти за рахунок вимушеного комбінаційного розсіювання. Проведено дослідження нелінійно-оптичних явищ у надпотужних лазерних полях при активації нелінійності другого та третього порядку: експериментально досліджено генерацію третьої гармоніки, спонтанну параметричну генерацію випромінювання Ті3+-сапфірового лазеру на кристалі β-BaB2O4; експериментально досліджено генерацію третьої гармоніки за рахунок каскадної генерації і одночасної генерації на нелінійності третього порядку випромінювання фемтосекундного Ті3+-сапфірового лазера на кристалі β-BaB2O4; вперше отримано генерацію суперконтинуума на кристалах β-BaB2O4, SrB4O7, PbB4O7, досліджено спектри, що генеруються.