Видання НТУ "ХПІ"
Постійне посилання на розділhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/62886
Переглянути
11 результатів
Результати пошуку
Документ Influence of permanent magnet parameters on the performances of claw pole machines used in hybrid vehicles(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Kimouche, A.; Mekideche, M. R.; Chebout, M.; Allag, H.Claw pole machines (CPM) are commonly used in the automotive industry. Recently, importance has focused on the use and introduction of permanent magnets (PM) in this type of machine to increase the power density. This paper studies the performance of permanent magnet claw pole machines (PM-CPM) used in hybrid electric vehicle applications. The structure considers that the PMs are placed between the claws of the rotor. Purpose. The influence of the PM magnetization effect on the performance of synchronous PM-CPM is analyzed. Radial and tangential magnetizations are applied to obtain the best possible sinusoidal shape of the electromotive force and an acceptable cogging torque. Then, the electromagnetic performance of the PM-CPM is analyzed and evaluated. Furthermore, due to the complexity of the rotor armature, it seems difficult to give a direct relationship between the PM parameters and the machine torque. This led us to study the effects of magnets geometrical dimensions variations on the torque and its ripple. Method. 3D nonlinear model of the machine is analyzed using the finite element method and comparisons between some electromagnetic performances are processed. Results. It was found that the tangential magnetization of PMs makes it possible to obtain a better distribution of the flux density and a minimum of cogging torque mainly responsible for vibrations and acoustic noise. Also, we observed a non-linear variation between the torque and its ripples depending on the dimensions of the PM. In fact, electromagnetic torque increases linearly with PM size but this is not the case for torque ripples.Документ Internal capacitive compensation of the reactive power of the screw electromechanical converter(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Zablodskiy, M. M.; Chuenko, R. M.; Kovalchuk, S. I.; Kruhliak, H. V.; Kovalchuk, O. I.Introduction. A special category among induction machines with a massive rotor is occupied by the class of multifunctional electromechanical energy converters, which are integrated with the links of technological processes Problem. The exchange of reactive energy between the source and the electromechanical converter during periods of operation with a low load leads to a significant decrease in its efficiency and power factor. With the use of non-linear loads and taking into account possible resonance, it has become more difficult to improve the power factor by installing capacitor banks. Goal. Increasing the energy indicators of the electromechanical converter by spatial displacement of the main and additional stator windings and internal capacitive compensation. Methodology. Comparative analysis of connection schemes and spatial arrangement of stator windings when using internal capacitive compensation. Modeling and experimental studies of electromagnetic and electromechanical characteristics of a screw electromechanical converter. Results. The distribution of electromagnetic quantities was established and the choice of the angle of spatial displacement of the main and additional windings of the stator phases of the modified converter, which ensure an increase in the value of the electromagnetic torque and power factor, was justified. The results of experimental studies of the screw electromechanical converter are presented. Originality. For the first time, a method of internal capacitive compensation of reactive power is proposed for multifunctional electromechanical converters of technological purpose. Practical value. The use of the proposed method of spatial displacement of the main and additional stator windings and internal capacitive compensation will ensure an increase in the energy performance of the screw electromechanical converter.Документ Computational studies of electromagnetic field propagation and deforming of structural elements for a thin-walled curved workpiece and an inductor(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Lavinsky, D. V.; Zaitsev, Yu. I.At the present stage of industrial development, the electromagnetic field is widely used in various technological processes. The force effect of an electromagnetic field on conductive materials is used in a class of technological operations called electromagnetic forming. Problem. Under the conditions of electromagnetic forming, the main element of the technological equipment – the inductor – is simultaneously subjected to the force impact with the workpiece. At certain levels of the electromagnetic field, the deformation of the inductor becomes so significant that it can lead to a loss of its efficiency. Goal. Computational analysis of a thin-walled curved workpiece and a two-turn inductor under the conditions of electromagnetic processing of the workpiece corner zone. Determining the distribution of quantitative characteristics ofthe electromagnetic field and the stress-strain state and conducting assessments based on them regarding the efficiency of the technological operation. Methodology. Computational modeling using the finite element method as a method of numerical analysis. The results on the distribution of quantitative characteristics of the electromagnetic field and components of the stress-strain state for a thin-walled workpiece and an inductor are obtained. It is shown that for the specified characteristics ofthe technological operation, the inductor remains operational, and plastic deformations occur in the workpiece. A series of calculations were carried out, in which some parameters of the technological system were varied. Originality. For the first time, the results of the calculation analysis of the quantitative characteristics distribution of the electromagnetic field of the deformation process for the «inductor – thin-walled curved workpiece» system are presented. Practical value. The presented design scheme of a curved thin-walled workpiece and a twoturn inductor, the method of calculation analysis and some obtained results can be used in the analysis ofelectromagnetic processing of thin-walled structures that contain curved elements.Документ Determination of the maximum mechanical stresses in the insulating material around a defect with a high dielectric permittivity in an electrostatic field(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2024) Palchykov, O. О.Introduction. All insulating macrohomogeneous solid materials change shape under the influence of an electric field. Problem. The presence of minor defects changes the distribution of an electric field and causes a significant concentration of mechanical stresses in a given section of the material, which, under certain circumstances, can cause partial or complete destruction of this material. Goal. The purpose of the work is to determine maximum mechanical stresses according to the von Mises criterion in insulating materials around defects with ionized air and water in an electrostatic field. Also, to analyze the influence of the following parameters on the indicated stresses: the location of the defect, the orientation angle of the semi-major axis of the defect cross-section, the ratio of semi-major and semi-minor axes, elastic and dielectric properties of the insulating material and the defect. Methodology. The study is based on the interrelated equations of electrostatics and structural mechanics for an isotropic piecewise homogeneous medium. The solution of these equations is obtained by the finite element method. Results. Graphs of dependences of maximum mechanical stresses on the ratio of semi-major and semi-minor axes of the ellipsoidal cross-section of the defect have been obtained. The minimum ratio of the greatest stresses in the insulating materials around the surface cracks and pores for ionized air has been 9.3 times for the maximum ratio of major and minor semi-axes of the cross-section of the defect considered in the work, which is 10. For a water defect, the similar ratio has been 2...5.6 times, increasing when the relative dielectric permittivity of the insulating material changes from 7 to 2. When Young’s modulus of the insulating material increases from 1 MPa to 100 GPa, the angles of the inclination of the linearized dependences of maximum mechanical stresses around bounded pores with ionized air (water) to the axis of the ratio of major and minor semi-axes of the defect cross-section have been increased by 35.9° (58.0°) and 18.6° (20.1°) at orientations of major semi-axes at angles of 0° and 45°, respectively. Originality. The numerical-field mathematical two-dimensional model has been developed for the first time, which consists of sequentially solved equations of electrostatics and structural mechanics, for the determination of the distribution of mechanical stresses in an insulating material with a liquid or gaseous defect. It has been established for the first time that the ratio of the elastic properties of the insulating material and the defect determines the angle of the inclination of the linearized dependence of the maximum mechanical stress to the axis of the ratio of major and minor semi-axes of the defect cross-section. Practical value. The types of defects that contribute to the aging of insulation materials under the combined action of an electric field and a stress field to the greatest extent have been established. References 28, table 1, figures 10.Документ Моделирование процессов теплообмена в дисковых обмотках силовых трансформаторов методом конечных элементов(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2004) Козлов, В. В.Рассмотрено использование метода конечных элементов для расчета процессов теплообмена в дисковых обмоток силовых трансформаторов. Расчеты проводятся с учетом сквозного течения масла в горизонтальных каналах. Рассматриваются причины возникновения сквозных течений.Документ Estimation of electrical resistivity of conductive materials of random shapes(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Gans, S.; Molnár, J.; Kováč, D.Electrical resistivity is an important material characteristic in the field of electrical engineering and material science. There are several methods that can be used to measure resistance, like the 4-wire method which relates the resistance to a voltage drop at a given current flow, but to define the resistivity from the resistance value requires an analytical expression for the given system which requires a sufficient mathematical apparatus for describing complicated shapes. Therefore we use finite element method computations to compute the resistivity of a metal material. This approach has been already used for different materials like concrete and aluminum in the past. We then compare this method with an analytical expression that due to intuition could approximate the solution sufficiently. After that, the same material is used again to test the electrical isotropy of the sample. Novelty. A method is developed by combining the results of experimental studies and the results of mathematical modelling of the process of determining the electrical conductivity of metals. The goal is to describe and employ a method of measuring the electrical resistivity of metal objects of random shapes. Using this method, it is possible to measure the resistivity of materials without the need to manufacture them into wires or ribbons. Methods. The solution to the problem was carried out by the finite element method via the COMSOL Multiphysics 5.6 simulation program in a cartesian coordinate system and the resistance between two points of the metal sample was measured by the 4-wire method. Results. A similar resistance value was obtained when the measuring terminals were placed in different places. The difference between them was within 1,5 % and the obtained values were close to the values given by the literature for the electrical resistivity of electrical steels. Terminal size influences the measured conductivity and a max error of 5,2 % was estimated. Practical value. A method of estimating the resistivity of materials without the need to manufacture them into specific shapes, like wires or ribbons, for which analytical expressions between resistivity and resistance are easily derived.Документ Концептуальні основи дискретно-континуального зміцнення елементів двигунів та турбодетандерних установок(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Ткачук, Микола Миколайович; Грабовський, Андрій Володимирович; Ткачук, Микола Анатолійович; Марченко, Андрій Петрович; Кравченко, Сергій ОлександровичОсновна увага у статті приділяється проєктно-технологічним заходам, які спрямовані на забезпечення підвищених технологічних характеристик двигунів та турбодетандерних установок. Зокрема, розроблена удосконалена концепція технології дискретно-континуального зміцнення елементів конструкцій. Ця концепція полягає у поєднанні проєктних та технологічних заходів у єдиному технічному рішенні. Завдяки такому розширеному простору параметрів забезпечується більша результативність кінцевого синтезованого рішення. Так, на прикладі аналізу напруженодеформованого стану представницького фрагменту контактуючих деталей конструкцій визначено закономірності впливу проектних і технологічних параметрів на характеристики міцності: обґрунтовані такі набори параметрів, які забезпечують підвищену міцність контактуючих деталей та їх довговічність. Також знижується тертя у спряженні деталей. Крім того, підвищується ККД механізму, у який входять контактуючі деталі, піддані зміцненню. Як результат – підвищення технологічних характеристик двигунів, турбодетандерних установок та інших машин, деталі яких піддані дискретно-континуальному зміцненню. У цілому розроблена концепція спрямована на різке підвищення службових характеристик елементів конструкцій. Для цього формуються цільові функції. Ці цільові функції мінімізуються або максимізуються у розширеному параметричному просторі. Для цього створюється параметрична модель напружено-деформованого стану фрагмента дискретно-континуально зміцнених тіл. Ця модель дає можливість досліджувати вплив проєктних та технологічних параметрів та трибомеханічні властивості контактуючих тіл. Шляхом цілеспрямованого варіювання властивостей матеріалів, форми та розмірів зон дискретного та континуального зміцнення можливо досягти підвищених трибомеханічних характеристик пари контактуючих тіл.Документ Метод чисельного моделювання у слабопроникних анізотропних пластах з метою збільшення нафтовіддачі(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Лубков, Михайло Валерійович; Мосійчук, К. О.Об'єктом дослідження є фільтраційний процес у слабопроникних анізотропних пластах (САП). Робота присвячена оцінюванню процесу виснаження нафтоносного пласта, використовуючи за критерій розподіл пластового тиску поблизу системи видобувних та нагнітальних свердловин з урахуванням анізотропії проникності нафтової фази. В ході дослідження представлений комбінований метод чисельного моделювання на основі скінченно-елементного та методу кінцевих різниць, який дозволяє визначити значення пластового тиску в довільній точці розрахункової області. Запропонований у даній роботі скінченно-елементно-різницевий метод, який дає змогу поєднувати переваги скінченно-елементного методу та методу скінченних різниць, для розв'язання нестаціонарної задачі п'єзопровідності з огляду на неоднорідний розподіл різних фільтраційних параметрів усередині деформованого пласта та на його межах дає змогу адекватно обчислити розподіл пластового тиску в реальних умовах експлуатації свердловин, що дає ряд переваг порівнюючи з існуючими методами. Встановлено, що вплив проникності нафтової фази у зсувному напрямку домінує над впливом проникності у осьових напрямках. Це пов'язано з тим, що з отриманої інформації, для ефективного використання анізотропних слабопроникних пластів необхідно розміщувати видобувні та нагнітальні свердловини в областях з відносно низькою анізотропією проникності пласта, особливо уникати місць із наявністю зсувної проникності пласта. Таке важливе розташування свердловин, щоб з однієї сторони не відбувалось блокування нафти з боку пониженої проникності, а з іншої сторони не відбувалось швидке виснаження пласта з боку підвищеної проникності та не припинявся взаємний обмін між видобувною та нагнітальною свердловинами. При розміщенні системи видобувних та нагнітальних свердловин у анізотропних пластах нафтового родовища необхідно проведення системного аналізу навколишньої анізотропії пластів з метою такого їх розміщення, яка б забезпечувала ефективну динаміку процесів фільтрації навколо цих свердловин та збільшення нафотвіддачі.Документ Багатокритеріальна оцінка контактної взаємодії дискретно-континуально зміцнених деталей(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Ткачук, Микола Миколайович; Марченко, Андрій Петрович; Кравченко, Сергій Олександрович; Ткачук, Микола Анатолійович; Веретельник, Олег Вікторович; Грабовський, Андрій Володимирович; Веретельник, Віктор ВолодимировичУ статті розглядається вплив властивостей матеріалів на контактну взаємодію зміцнених деталей конструкцій. Для оброблення цих деталей застосовується технологія дискретно-континуального зміцнення. Контактуючі деталі виготовлені із різних матеріалів. З одного боку – деталь із алюмінієвого сплаву. На її поверхні вирощується мікрошар оксидної кераміки. З іншого боку – чавунна або стальна деталь, у поверхневі шари якої індентовано електроіскровим методом архіпелаг зон зміцненого матеріалу. Тобто перша деталь оброблена континуально, а друга – дискретно. Досліджується вплив властивостей матеріалів у зонах зміцнення на контактну взаємодію таких деталей. Розроблені рекомендації стосовно вибору матеріалів та технологічних режимів дискретно-континуального зміцнення. Зокрема, установлено, що характер розподілу контактного тиску та напружень за Мізесом суттєво залежить від поєднань значень модулів пружності шару оксидної кераміки на алюмінієвій деталі та зони дискретного зміцнення на чавунній деталі. При цьому зі зростанням модуля пружності матеріалу зон дискретного зміцнення відбувається якісна зміна цих розподілів. Контактний тиск у центральній частині області контакту спочатку набуває мінімуму, а потім – максимуму. У той же час, вплив модуля пружності шару оксидної кераміки на алюмінієвій деталі - менш виражений. Відносний рівень контактного тиску та напружень за Мізесом змінюється у дослідженому діапазоні варіювання модулів пружності матеріалів зон континуального та дискретного зміцнення у досить широкому коридорі. Отже, можна управляти рівнем контрольованих величин. А відтак – є можливість обґрунтування вибору того чи іншого матеріалу, а також конструктивних та технологічних рішень при створенні тих чи інших елементів конструкцій. Важливе значення для обґрунтування раціональних технічних рішень вузлів нових конструкцій має не тільки рівень контактного тиску та напружень за Мізесом. Контактна взаємодія визначає розподіл навантажень між елементами конструкцій, що певним чином безпосередньо впливає на їх напружено-деформований стан та міцність. Також на додаток запускається серія процесів і станів: тертя, зношування, навантаженість. Вони залежать від розподілу контактних сил. Отже, із фізичної точки зору реалізується "мультифізичний" процес, а із технічної – багатокритеріальний. У результаті, на кожному із етапів виникає низка конкуруючих вимог та обмежень, які слід брати до уваги при обґрунтуванні раціональних технічних рішень нових виробів, зокрема, двигунів внутрішнього згоряння.Документ Theoretical justification of rational conditions for produsing diamond wheels on ceramic bonds(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Fedorovich, Vladimir; Ostroverkh, Y.; Pyzhov, Ivan; Lavrinenko, V.The article describes the results of theoretical studies using 3D finite element modeling, which made it possible to determine the rational characteristics of diamond wheels on ceramic bonds. The influence of the parameters of the diamond-bearing layer on the change in its stress-strain state in the sintering zone of the diamond wheel has been studied. The results of finite element and microlevel 3D modeling of the sintering process of a ceramic-matrix diamond-containing composite are analyzed. The influence of the technological parameters of the process and the characteristics of the diamond wheel on the integrity of the grains during sintering was established, on the basis of which practical recommendations were given for the selection of diamond compositions with rational properties.