Вісники НТУ "ХПІ"
Постійне посилання на розділhttps://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/2494
З 1961 р. у ХПІ видається збірник наукових праць "Вісник Харківського політехнічного інституту".
Згідно до наказу ректора № 158-1 від 07.05.2001 року "Про упорядкування видання вісника НТУ "ХПІ", збірник був перейменований у Вісник Національного Технічного Університету "ХПІ".
Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" включено до переліку спеціалізованих видань ВАК України і виходить по серіях, що відображають наукові напрямки діяльності вчених університету та потенційних здобувачів вчених ступенів та звань.
Зараз налічується 30 діючих тематичних редколегій. Вісник друкує статті як співробітників НТУ "ХПІ", так і статті авторів інших наукових закладів України та зарубіжжя, які представлені у даному розділі.
Переглянути
35 результатів
Фільтри
Налаштування
Результати пошуку
Документ Модифікація робочого колеса відцентрового насоса за допомогою САПР(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Шевченко, Наталія Григорівна; Лебединець, Денис ВіталійовичВ даний час під час проектування гідравлічних машин широко використовується спеціалізоване програмне забезпечення. У роботі представлено огляд сучасних програм, що використовують систему автоматизованого проектування відцентрових насосів. Сучасний підхід до проектування відцентрових насосів ґрунтується на спільному вирішенні прямої та зворотної задач теорії робочого процесу в гідромашинах. Метою роботи є розробка робочого колеса відцентрового секційного насосу на такі параметри: об'єм рідини 6 м³ на годину та напір 140 м. Насос використовується для подачі нафтової сировини до рекуператорів малої дистиляційної установки МДУ-20 нафтопереробного заводу. У секційному насосі є можливість компонувати пакети робочих коліс різного виконання. Відсутність у відкритому доступі геометричних розмірів робочого колеса відцентрового секційного насоса на потрібні параметри ускладнює вибір ефективного режиму роботи. Тому задача проектування та дослідження робочих коліс насоса типу ВНС за допомогою САПР у програмному середовищі ANSYS CFD є актуальною. У роботі використовується вільна академічна версія ANSYS CFD. У роботі представлено опис основних етапів проектування та дослідження відцентрового насоса. За струминною класичною теорією та результатами розрахунку в програмі Vista CPD були проаналізовані та обрані геометричні розміри та кінематичні параметри насоса. Загальний ККД насоса на попередньому етапі проектування сягає 50 %. На другому етапі вирішується пряма задача комп'ютерного 3D моделювання у програмному середовищі Ansys CFX – визначення гідродинамічних та енергетичних характеристик насоса. У роботі представлено результати чисельного дослідження трьох варіантів робочого колеса насоса, які використовуються для прогнозування режиму ефективної роботи відцентрового насоса.Документ Розробка нових конструкцій горизонтальних капсульних гідротурбін(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Крупа, Євгеній Сергійович; Демчук, Роман МиколайовичРозглянуто ключові аспекти та шляхи підвищення енергетичної та експлуатаційної ефективності гідротурбінного обладнання гідроелектростанцій. Здійснено детальний аналіз напрямків удосконалення основних показників, які характеризують переваги лопатевих гідротурбін горизонтального типу. Особливу увагу приділено прямоточним повортно-лопатевим гідротурбінам з горизонтальним розташуванням осі обертання гідроагрегату. Зазначено, що ці гідротурбіни володіють значущими перевагами порівняно з турбінами, які використовують спіральну камеру для подачі води, зокрема високою пропускною здатністю та широким діапазоном експлуатації по напорам та витратам. Основний акцент авторами статті зроблено на перевагах прямоточних капсульних гідротурбін та їхньому потенційному використанні при високих напорах. Недоліком існуючих прямоточних гідроагрегатів є те, що вони працюють на низьких напорах до 25 м, тому необхідно займатися розробкою нових конструкцій гідротурбін даного типу. В роботі розглянуто нові конструктивні рішення, на які отримано патенти України, спрямовані на ефективне використання горизонтальних капсульних гідроагрегатів на вищих напорах, до 280 м, з розширенням зони надійної експлуатації. Висвітлена проблематика підвищення енергетичних та експлуатаційних показників гідротурбінного обладнання гідроелектростанцій ставить перед дослідниками важливі завдання щодо оптимізації конструкцій та покращення їхньої ефективності. Запропоновано рекомендації щодо проведення чисельного моделювання в програмах CFD (Computational Fluid Dynamics). Застосування CFD в даному контексті забезпечує детальне розуміння гідродинамічних процесів в проточних частинах гідротурбін, що є ключовим фактором у їх удосконаленні. Такий інтегрований підхід до дослідження, який включає в себе як експериментальні, так і чисельні методи, сприятиме розробці ефективних та надійних гідротурбін, відповідно до сучасних вимог сталого розвитку енергетики.Документ Аналіз показників енергетичної ефективності багатовісних автомобілів та багатоланкових автопоїздів(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Подригало, Михайло Абович; Кайдалов, Руслан Олегович; Альокса, Микола Миколайович; Омельченко, Василь ІвановичВ статті показана необхідність підвищення енергетичної ефективності багатовісних автомобілів та автопоїздів шляхом вдосконалення методів проектування за рахунок застосування нових показників та критеріїв. Визначено взаємозв'язок між показником енергетичної ефективності та параметрами аеродинамічного опору автомобіля; проведення оцінки впливу причіпних ланок на енергетичну ефективність автопоїзда. Доведено вплив аеродинамічних параметрів на показник енергетичної ефективності автомобіля. Доведено, що зі зростанням максимальної швидкості автомобіля показник енергетичної ефективності росте при n>1 та падає при n<1. При n=1 максимальна швидкість автомобіля не впливає на показник енергетичної ефективності. Також визначено вплив причіпних ланок на енергетичну ефективність автомобільного поїзда. Зі збільшенням числа причіпних ланок відбувається збільшення маси вантажа, що перевозиться та зменшення ККД колісного рушія автопоїзда.Документ Вплив геометричних параметрів робочого колеса на енергетичні показники радиально-осьової гідротурбіни(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Миронов, Костянтин Анатолійович; Дмитрієнко, Ольга Вячеславівна; Миронов, Вадим КостянтиновичУ статті наводиться методика пошуку раціональних варіантів спроектованого робочого колеса радіально-осьової гідротурбіни, яка заснована на чисельному моделюванні впливу геометричних та режимних параметрів на енергетичні характеристики гідротурбіни. Такий пошук здійснюється за допомогою багатоваріантного чисельного аналізу на основі математичного опису енергетичної взаємодії потоку з робочими органами гідротурбіни. Викладена методика прогнозування та аналізу кінематичних та енергетичних характеристик дозволяє визначати кінематичні (швидкості, кути потоку) та енергетичні параметри (баланс втрат енергії, ККД) у заданому діапазоні режимних параметрів. Ці дані необхідні для оцінки окремих видів втрат (тертя, циркуляційних, ударних та ін.). Така інформація є основою для внесення змін до геометрії робочого колеса (модифікацій) з метою підвищення енергетичних показників. Математичний опис робочого процесу заснований на принципах блочно-ієрархічного підходу і є комплексом взаємопов'язаних між собою моделей різного рівня. При цьому кожен ієрархічний рівень характеризується різним ступенем деталізації математичного опису та своїм підходом під час вирішення задачі. Загальна структура математичного опису встановлюється за допомогою основного рівняння гідротурбіни та рівняння балансу енергії. Для отримання функціональних залежностей між основними параметрами гідротурбіни з геометричними та режимними параметрами у безрозмірній формі використовуються методи теорії розмірності. При побудові моделей втрат вноситься певна похибка у зв'язку з прийнятим припущенням незалежності видів втрат друг від друга. Наведена методика не дозволяє досить точно визначити величини ККД. Однак вона дозволяє з'ясувати основні закономірності зміни в залежності від режимних і геометричних параметрів для різних варіантів модифікацій робочого колеса. Це підтверджується задовільною збіжністю дослідних даних та результатів розрахунку.Документ Calculation of the spatial flow in the francis high-head turbine using the CFD software package(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Krupa, Y. S.At present, the development of software packages for calculating computational fluid dynamics problems has reached a high level of efficiency, accuracy and flexibility, with their help it is possible to solve the most diverse and complex problems. All modern software packages for computational fluid dynamics solve the problems of continuum mechanics using models based on the Navier-Stokes equations. These models are based on three conservation equations: conservation of mass, conservation of momentum and conservation of energy. A numerical simulation of the spatial flow of a high-head radial-axial hydraulic turbine Fr 310 was carried out for two variants of the flow path – with an runner with 15 blades (modification 1) and with 17 blades (modification 2), using the OpenFOAM software package. The OpenFOAM software package is one of the most used products designed to solve fluid dynamics problems and is distributed under a free GPL license (General Purpose License). The process of solving the set hydrodynamic problems using the CFD (Computational fluid dynamics) software package includes the following stages: creating a three-dimensional model of the object under consideration using a computer-aided design system; construction of a computational grid with the required parameters; selection of a mathematical model that most accurately describes the working process in the flow parts of hydraulic machines; selection of a suitable turbulence model; setting boundary conditions. A visualization of the results of a numerical study of two modifications of the Fr 310-V-100 hydraulic turbine is presented. A method for calculating hydraulic losses in the flow path of a hydraulic turbine is presented. The analysis of the results of numerical simulation was performed. This analysis showed that the modification of a hydraulic turbine with a runner with 15 blades is better in terms of efficiency than the modification with 17 blades. Comparison of the two modifications was carried out exceptionally by the values of the hydraulic efficiency of the hydraulic turbine.Документ Застосування НВЧ установок для виготовлення формових теплоізоляційних виробів на основі рідинного скла(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2023) Римар, Тетяна ЕрнстівнаУ статті проводиться дослідження процесів спучення рідинноскляних композицій та виготовлення теплоізоляційних матеріалів на їх основі при конвективному і НВЧ нагрівi. В роботі було встановлено, що характер кривих спучення рідинноскляних композицій в умовах НВЧ випромінювання і конвективного нагріву значно відрізняються. Так при конвектовному нагріві має місце наявність індукційного періоду, але потім швидкість різко зростає і далі процес поступово затухає. У разі НВЧ випромінювання індукційний період відсутній, і процес з самого початку йде з великою швидкістю, а потім у міру зменшення концентрації газоутворюючих речовин сповільнюється. На відміну від процесу спучення під дією НВЧ випромінювання, при конвективному нагріві процес проходить рівномірно з поступовим виділенням води внаслідок чого відбувається переважно сушка матеріалу, а не його спучення. Порівняльний аналіз процесів спучення рідинноскляних композицій при конвективному і НВЧ нагрівi показав більш високу ефективність спучення за допомогою НВЧ випромінювання. Необхідна тривалість такої термообробки складає 8-10 хв. Найбільш близькими до таких матеріалів за коефіцієнтом спучення є матеріали, отримані при конвективному нагріві при температурі 300°С, тривалість такого нагріву триває понад 15 хв. До того ж розрахований ККД НВЧ установки майже в два рази перевищує ККД сушильної установки, так для НВЧ-установки він складає 0,79, а сушильної установки – всього 0,46. Отже, під дією НВЧ випромінювання можна виготовляти ефективні теплоізоляційні матеріали на основі рідинного скла при більш низьких температурах та впродовж значно меншого часу термообробки, в порівнянні з традиційним конвективним нагрівом. В роботі наводяться промислові НВЧ-установки, які можуть бути використані для проведення процесу спучення. Це камерні НВЧ-установки періодичної дії, які застосовують переважно для сушки або нагріву виробів великого розміру.Документ Методи та засоби діагностування насосів і гідромоторів за коефіцієнтом корисної дії(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Фатєєв, Олександр Миколайович; Фатєєва, Надія Миколаївна; Поляков, Валерій ВалерійовичДля визначення технічного стану елементів гідроприводів під час експлуатації пропонується вибрати спосіб контролю, який забезпечує ефективну оцінку за найменших витрат і дозволяє визначати ті параметри, зміна яких під час експлуатації призводить до максимальних втрат. Крім того, обрані параметри мають давати змогу здійснювати контроль технічного стану елементів гідроприводу без зняття їх з машини і без розбирання. Цим вимогам, насамперед, відповідає контроль технічного стану гідроприводу за коефіцієнтом корисної дії. Розглянуто визначення загальних втрат, гідромеханічних втрат та об'ємних втрат. Показано, що можна визначити як загальний енергетичний коефіцієнт корисної дії, так і гідромеханічний коефіцієнт корисної дії, оцінити втрати за вказаними рівняннями, з урахуванням ефекту стисливості робочої рідини. Для визначення реальних параметрів гідросистем та для оцінки фактичних показників коефіцієнта корисної дії був використаний комплект засобів діагностики гідравлічних систем, розроблений кафедрою "Гідравлічні машини ім. Г. Ф. Проскури", за допомогою якого параметри, які вимірюються, можуть бути записані на внутрішню карту пам'яті або передані через бездротовий Bluetooth зв'язок на персональний комп'ютер PC або Android-пристрій (смартфон, планшет) для подальшої обробки. Наведена схема для випробування насосів з відкритим та закритим контурами, а також схема випробування гідромоторів. В наведених схемах вказано на яких позиціях можливо використовувати даний комплект. Наведені теоретичні залежності, спільно з обробленими даними, та отриманими за допомогою розробленого комплекту засобів діагностики, дозволяють визначити та побудувати реальні характеристики агрегатів з урахуванням втрати потужності, яка може змінюватися в залежності від рівня тиску, температури рідини і кількості повітря, розчиненого в рідині.Документ Development of horizontal bulb hydroturbines for high heads with a wide range of reliable operation modes(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Krupa, Y. S.The issues and directions for improving the energy-cavitation and operational performance of hydro turbine equipment of hydroelectric power plants are considered. The paper analyzes in detail the directions for improving the main indicators characterizing the energy and operational advantages of horizontal hydro turbines. Straight-axis Kaplan hydraulic turbines with a horizontal axis of rotation of the hydraulic unit have incomparable advantages compared to hydraulic turbines with water supply using a spiral case, in terms of higher throughput and a wider range of operation. The practice of hydraulic turbine construction has determined the range of heads for which different types of hydraulic turbines are used. The use of horizontal direct flow hydraulic turbines for heads of more than 40 meters encounters a number of problems of a hydrodynamic nature, strength, and reliable operation. The paper analyzes the advantages of direct-flow bulb hydro turbines and the possibility of using them for high heads. New design solutions are considered, for which Ukrainian patents have been obtained, allowing the use of horizontal bulb hydraulic units for higher heads (up to 300 meters) and at the same time obtaining a wider operating area not only in terms of flow rates, but also in terms of heads. The use of twin bulb hydraulic units will significantly expand the operational ranges of highly efficient and reliable operation of horizontal bulb hydraulic turbines at flow rates (power) that allow them to successfully operate at variable peak loads of daily regulation. Based on the analysis of the working process of various horizontal and diagonal turbines, the analysis of their universal characteristics, scientifically based proposals was developed for the nomenclature of twin bulb hydraulic units. The design of a horizontal hydraulic turbine using inlet nozzle channels is presented. The use of nozzle diaphragms as elements that create the angular momentum necessary for optimal operation of the hydraulic turbine makes it possible to use bulb direct-flow hydro units for high heads (80–100 meters).Документ Проектування відцентрового насоса за допомогою програмного забезпечення AxSTREAM®(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2022) Шевченко, Наталія Григорівна; Іващенко, Владислава Юріївна; Рублевський, Євген Юрійович; Закора, Олександр ОлександровичУ роботі використовується програмне забезпечення AxSTREAM® компанії SoftInWay (США) для проектування турбомашин. Національний технічний університет "ХПІ" (м. Харків) отримав право на використання ліцензійного програмного забезпечення та документації торгової марки AxSTREAM® в освітньому процесі. Результати комп'ютерного моделювання та чисельних досліджень отримано у процесі підготовки магістрів за програмою "Галузеве машинобудування". У роботі використовується сучасний підхід до проектування проточних частин гідравлічних машин. Цей підхід заснований на спільному вирішенні прямої та зворотної задач гідродинаміки. Проведено тестування роботи інтерфейсу середовища AxSTREAM® для вирішення задач проектування, розрахунку та оптимізації проточних частин гідравлічних машин. Розглянуто модуль попереднього проектування в система AxSTREAM®. Наведено інформацію про особливості проектування та чисельне дослідження перебігу в'язкої стисливої рідини в проточній частині відцентрового насоса. У роботі отримано проект відцентрового насоса на задані технічні умови. Проведено розрахунки енергетичних параметрів відцентрового насоса. Проведено дослідження впливу обточування робочого колеса на енергетичні характеристики насоса. Виконано розрахунок просторової течії у проточній частині робочого колеса насоса НК 65/35-70. Подано порівняння результатів розрахунків за обома методами з експериментом. Підтверджено доцільність використання напівемпіричних моделей для отримання попередніх наближень щодо оптимізації проточної частини. Проведено огляд сучасних пакетів обчислювальної гідродинаміки.Документ Чисельне дослідження енергетичних характеристик горизонтальної капсульної гідротурбіни(Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", 2021) Крупа, Євгеній СергійовичПроведення чисельного експерименту дозволяє зменшити фінансові витрати на проведення лабораторних випробувань модельної гідротурбіни на гідродинамічних стендах, а також дозволяє у більш швидкі строки спроектувати високоефективну гідротурбіну, яка відповідає всім вимогам замовника. В останні роки був досягнутий істотний прогрес у створенні засобів моделювання та розрахунку течій рідини, що дозволяють виконувати розрахунок з настільки високою вірогідністю одержуваних результатів, що необхідний обсяг експерименту в багатьох випадках зводиться до мінімуму. Було проведено чисельне моделювання просторового потоку в горизонтальній капсульній гідротурбіні ПЛ-15ГК-100 з використанням двох сучасних програмних комплексів – комерційного FlowVision та OpenFOAM, який випущено під ліцензією GNU GPL (ліцензія вільно поширюваного програмного забезпечення з відкритим кодом). Процес вирішення поставлених гідродинамічних задач за допомогою програмних комплексів CFD (Computational Fluid Dynamics) включає в себе наступні етапи: створення тривимірної моделі об'єкта за допомогою системи автоматичного проектування; побудова розрахункової сітки з необхідними параметрами; вибір математичної моделі; вибір відповідної моделі турбулентності; завдання граничних умов. Приведено візуалізацію результатів чисельного дослідження просторового потоку по двом програмним комплексам та виконано порівняння результатів розрахунку з даними модельних випробувань. Здійснено розрахунок гідравлічних втрат в проточній частині горизонтальної гідротурбіни. Даний аналіз дозволив зробити висновок про подібність результатів розрахунку тривимірного протоку в проточній частини гідротурбіни в програмних комплексах FlowVision та OpenFoam. Отримані в результаті чисельного експерименту значення гідравлічного ККД гідротурбіни для обох програмних комплексів адекватно співпадають з аналогічними значеннями експериментальних досліджень, розбіжність складає близько 0,5 %.