научный журнал по энергетике Известия Российской академии наук. Энергетика ISSN: 0002-3310

КРАВЧЕНКО Д.А. — 2014 г.

В работе проводится сравнение результатов моделирования плазмы в газоразрядной камере лабораторной модели ионного двигателя ИД-50 с полученными ранее экспериментальными данными. Описывается разрабатываемая в настоящее время модель динамики плазмы в газоразрядной камере ионного двигателя. Модель предназначена для исследования особенностей горения разряда и влияния на них геометрии разрядной камеры, материалов, из которых она изготовлена и топологии магнитного поля. Создаваемая модель является двухмерной по координате и трехмерной по скорости. Моделирование осуществляется полностью кинетическим самосогласованным методом “частица в ячейке”.

ВОРОНОВ П.И., ЛЯМЕЦ Ю.Я., РОМАНОВ Ю.В. — 2014 г.

В статье ставится цель приблизить положения кратномасштабного анализа к задаче цифровой обработки процесса короткого замыкания в электрической сети. Описан своеобразный “краевой эффект”, возникающий в случае применения вейвлета с числом коэффициентов более двух, когда окно реконструированного процесса сужается относительно окна наблюдения. Отмечается существенное значение процесса трешолдинга - нелинейной пороговой обработки сигналов. При выборе коэффициентов трешолдинга из ограниченного набора значений кратномасштабный анализ на базе вейвлета Хаара осуществим в реальном времени. Продемонстрирована обеспечиваемая в этом случае дешумизация выходных сигналов быстродействующих фильтров ортогональных составляющих. Особое значение кратномасштабного анализа объясняется тем, что это единственный метод цифровой обработки наблюдаемого процесса без предварительного его разделения на стационарные участки режимов до и после короткого замыкания. Кратномасштабный анализ удачно сочетается с адаптивной фильтрацией входных величин релейной защиты.

КОЗЛОВ В.Н. — 2014 г.

Сформулированы модели динамики и "модели влияния" для стационарных состояний энергообъединений. Показано, что операторы конечномерной минимизации позволяют вычислить управления и сформулировать достаточные условия устойчивости системы ограничения перетоков.

ВАВИЛОВ В.Е., ИСМАГИЛОВ Ф.Р., ХАЙРУЛЛИН И.Х. — 2014 г.

Разработана математическая модель синхронного генератора на постоянных магнитах с учетом процессов в подшипниковых опорах. Представлено решение разработанной математической модели для частного случая синхронного генератора на постоянных магнитах на гибридных магнитных подшипниках.

БУТЫРИН П.А., ГУСЕВ Г.Г., КУЖМАН В.В. — 2014 г.

Рассматриваются вопросы математического моделирования фильтрокомпенси-рующего устройства на основе нового элемента - каткона (катушки-конденсатора). Фильтрокомпенсирующее устройство на основе каткона представляет собой единый объект, выгодно отличающийся по массогабаритным параметрам от фильтро-компенсирующих устройств, собранных из компенсаторов реактивной мощности и фильтров высших гармоник. Моделирование каткона с магнитопроводом осуществляется как моделирование нелинейного объекта с распределенными параметрами на основе метода гармонической линеаризации. Получены простые аналитические выражения интегральных параметров устройства. Физический эксперимент подтверждает адекватность полученных выражений реальным параметрам филь-трокомпенсирующего устройства на основе каткона.

РЯБОВ Г.А., ФОЛОМЕЕВ О.М. — 2014 г.

Рассмотрены вопросы опускного движения материала в циркуляционном контуре котлов с циркулирующим кипящим слоем и системах со связанными между собой реакторами (полигенерирующие системы для получения электроэнергии, тепла и полезных продуктов и химические циклы сжигания и газификации топлив). Разработаны методические подходы и приведены зависимости для определения основных показателей псевдоожижения в опускных системах. Расчетная модель подтверждена рядом опытных данных, полученных на экспериментальных установках в широком изменении размеров частиц и скоростей ожижающего агента (воздуха). Определены граничные условия режимов движения в плотном слое, переходном режиме и режиме полного ожижения для систем со стояками и петлевыми затворами. Полученные зависимости позволяют переносить экспериментальные данные, полученные на аэродинамических установках на реальные промышленные контуры циркуляции с пневматическими затворами.

ПЯТКОВА Е.В., ПЯТКОВА Н.И., СЕНДЕРОВ С.М. — 2014 г.

Приведена схема исследования ТЭК страны с учетом требований энергетической безопасности (ЭБ) анализируются этапы исследований и решаемые задачи на каждом этапе, используемые при этом методы и модели. Показаны особенности и новые задачи в исследованиях проблемы ЭБ на современном этапе и необходимость разработки современных методов, моделей и инструментальных средств.

ЛАГЕРЕВ А.В., СМИРНОВ К.С. — 2014 г.

Дается описание методического подхода, предназначенного для оценки сравнительной эффективности проектов сооружения экспортно-ориентированных электростанций и линий электропередач в увязке с развитием электроэнергетики региона и в условиях неопределенности (неоднозначности) исходной информации. На первом этапе с помощью оптимизационной модели определяется влияние каждого из возможных вариантов сооружения экспортно-ориентированных электростанций на формирование сбалансированного и экономически эффективного варианта развития электроэнергетической системы региона и на их основе делается выбор предпочтительных вариантов сооружения экспортных электростанций и линий электропередач. На втором этапе используется имитационная модель, дается оценка коммерческой эффективности отобранных на первом этапе экспортных проектов (сооружения экспортных электростанций и линий электропередач). Показано применение этого подхода для выбора предпочтительного варианта экспорта электроэнергии из Восточной Сибири в Китай.

БАТ-ОЧИР БАТЗАЯА, БЫК Ф.Л., КИТУШИН В.Г. — 2014 г.

Результат анализа ситуации в электроэнергетике России показывает тенденцию сокращения количества субъектов рынка. В этих условиях адекватной становится модель рынка "Единый закупщик". Для этой модели предлагается механизм ценообразования "на год вперед". Разработанный авторами механизм позволит решить актуальную проблему и создать гибкую и адаптивную для государственного регулирования систему конкурентного ценообразования. Предлагаемый механизм ценообразования формирует четыре составляющие цены на электроэнергию в виде среднегодовой мощности, мощности сезонного отклонения от среднегодовой, мощностей отклонения недельной и суточной от соответствующих средних значений. При необходимости число составляющих цены может быть увеличено или уменьшено в зависимости от желаемой точности или других целей. Совокупность указанных составляющих цены определит ожидаемые (планируемые) цены на год вперед, которые будут уточняться на балансирующем рынке мощности в течение года и учитывать ограничения на передачу мощности электрической сети, определяющих число и границы зон свободного перетока.

КАРТАШОВ Э.М. — 2014 г.

Изучена проблема теплового удара вязкоупругих материалов. На основе определяющих соотношений динамической термоупругости и линейных реологических моделей Максвелла и Кельвина предложены новые соотношения динамической и квазистатической термовязкоупругости, имеющие обширные приложения в различных областях науки и техники. Рассмотрен числовой эксперимент и выявлена роль инерционных эффектов в динамической и квазистатической термоупругости и термовязкоупругости.

ВИШНЯКОВ С.В. — 2014 г.

На основе разработанного вейвлет-преобразования второго поколения (сингулярного вейвлет-преобразования) предложен способ аппроксимации поля на границах расчетной области при решении внешних трехмерных задач теории электромагнитного поля методом конечных элементов. Предложенный способ позволяет существенно снизить вычислительные затраты при решении внешних задач за счет уменьшения объема расчетной области и не требует дополнительной подготовки расчетной модели, обеспечивая сравнительно высокую скорость сходимости метода.

ХАТУНЦЕВА О.Н. — 2014 г.

В соответствии с приведенной классификацией можно выделить два основных типа гистерезисных явлений: зависящие от скорости изменения аргумента и от нее независящие, кроме этого существует тип гистерезисных явлений, который является результатом интерференции явлений первого и второго типов. Разработанный метод описания гистерезисных функций позволяет решать в авиа- и космической технике задачу определения затрачиваемой или выделяемой энергии при переходе от одного квазистационарного режима обтекания летательного аппарата (ЛА) набегающим потоком к другому при совершении им колебаний относительно балансировочного угла аппарата, в том случае, если функциональная зависимость аэродинамических характеристик ЛА от угла атаки описывается гистерезисной функцией второго типа. Построенная математическая модель позволяет сделать эту задачу замкнутой в рамках только расчетно-теоретической модели, без использования эмпирических параметров.

РАБИНСКИЙ Л.Н., ФОРМАЛЕВ В.Ф. — 2014 г.

В статье моделируется и аналитически решается задача теории теплопроводности в трехфазных средах с двумя нестационарно подвижными границами фазовых превращений, скорость движения которых заранее не известна и определяется из балансовых соотношений на подвижных границах. Такие задачи встречаются при проектировании тепловой защиты из композиционных материалов для гиперзвуковых летательных аппаратов, для расчетов различных тепловых аккумуляторов и охладителей от радиационного нагрева спутников, для защиты сопел твердотопливных ракетных двигателей и в других областях энергетического машиностроения. Определение координат и скоростей подвижных границ фазовых превращений сводится к решению двух трансцендентных уравнений итерационным методом Ньютона. Полученные результаты подтверждают сделанные предположения.

ГРИШИН Ю.М., ДМИТРИЕВ С.Н., ОНУФРИЕВ А.В., ОНУФРИЕВ В.В. — 2014 г.

Одним из способов утилизации радиоактивных отходов (РАО) может стать транспортировка их в дальний космос, что может обеспечить снижение загрязненности Земли. Для безопасного хранения РАО на участках транспортировки, выведения и автономного полета в работе предлагается использовать контейнер. Актуальность темы исследования обусловлена отсутствием в настоящее время глубоких проектных проработок перспективных космических аппаратов (КА), результатов проектных работ по техническому облику КА, транспортирующего РАО в режиме “самодоставки”, когда они являются первичным источником энергии. Для поиска оптимального решения указанной задачи целесообразно провести оценки, показывающие возможность технической реализации такого способа. Это позволит сформировать требования к энергодвигательной установке КА, его конструктивно-компоновочной схеме, массогабаритным характеристикам, теплофизическому состоянию его узлов и агрегатов, так как именно эти параметры КА определяют его прочностные и динамические характеристики и позволяют определить проектный облик, сформировать конструктивно-компоновочную схему и создать конструктивно-силовую схему всего КА. В работе было проведено проектное исследование геометрических характеристик контейнера в зависимости от его теплового состояния. Сформулированы требования к конструкции и материалам контейнера.

КОМИССАРОВ А.С., СЕЛЕЗНЁВ В.Е. — 2014 г.

Рассмотрен практический метод настройки газодинамических моделей функционирования трубопроводных систем для адекватного отражения фактических свойств реальных объектов моделирования. Изложение материала осуществляется на примере подбора величин эквивалентных шероховатостей участков газопроводов, используемых в моделях для учета влияния гидравлического сопротивления на параметры транспортирования газа. В основе метода лежит постановка и решение серии специальных задач параметрической идентификации на базе ограниченного объема информации по натурным измерениям в локальных (по пространству) областях сети. Данный метод может быть полезен специалистам по математическому моделированию газотранспортных систем в решении практических задач параметрической идентификации.

ЕМЕЛЬЯНОВ О.А. — 2014 г.

Предложен подход к оценке энергетических характеристик конденсаторных диэлектриков современных емкостных накопителей электрической энергии. На основе положений электродинамики диспергирующих сред получены общие выражения для удельных мощностей разряда конденсатора в случае произвольного спектра релаксационной поляризации. На основании полученных величин, конденсатор может быть охарактеризован соответствующим коэффициентом полезного действия, который учитывает дисперсионные свойства диэлектрика и произвольную зависимость электрического поля от времени, что позволяет оптимизировать создание и применение эффективных емкостных накопителей энергии.

ЛОВЦОВ А.С., СЕЛИВАНОВ М.Ю. — 2014 г.

Для использования в составе транспортных модулей с повышенной энерговооруженностью, осуществляющих решение транспортных задач в околоземном космическом пространстве и при межпланетных перелетах, в ГНЦ ФГУП “Центр Келдыша” разрабатывается ионный двигатель высокой мощности ИД-500. Двигатель обладает тягой 375-750 мН и удельным импульсом 70000 м/с, при этом коэффициент полезного действия (КПД) составляет 0,75, мощность - до 35 кВт. На данном этапе разработки ИД-500 имеет: электроды ионно-оптической системы (ИОС), выполненные из титана с диаметром перфорированной отверстиями зоны 500 мм, катод газоразрядной камеры (ГРК), который обеспечивает ток разряда в ГРК в диапазоне 20-70 А и катод-нейтрализатор, способный обеспечить нейтрализацию ионного пучка в диапазоне токов 2-9 А. На следующем этапе разработки двигатель будет оснащен электродами из углерод-углеродного композиционного материала и катодом ГРК с графитовым поджигным электродом. В статье представлены результаты огневых испытаний, подтвердивших его работоспособность и соответствие параметров функционирования проектным значениям. Приведены результаты механических и климатических испытаний двигателя.

ВАСЬКОВСКАЯ Т.А., ВОЛОДИН Д.В. — 2014 г.

В статье предлагается новый подход к анализу влияния сетевых ограничений на узловые равновесные цены на оптовом рынке электроэнергии и мощности. Анализ такого влияния затруднен вследствие ежедневно меняющихся топологии электрической сети, состава включенного генерирующего оборудования, режима работы генерирующего и энергопринимающего оборудования, стратегий участников рынка. Расчет метрики (расстояния) для сравнения зон (множества узлов) под влиянием сетевых ограничений в различные моменты времени с различными параметрами режима электроэнергетической системы позволит идентифицировать такие зоны для последующего сбора статистики и анализа влияния сетевых ограничений на технологические и экономические результаты рынка на сутки вперед.

БАСОВ А.А., ЕЖОВ А.Д., МЕСНЯНКИН С.Ю. — 2014 г.

Работа посвящена проведению тепловых расчетов энергетического оборудования в космических системах с учетом контактного термического сопротивления, возникающего за счет дискретности контакта, стягивания и удлинения линий теплового потока к контактным пятнам. Проведен анализ известных обобщающих зависимостей по расчету контактного термического сопротивления, в ходе которого показано существенное расхождение теоретических результатов с доступными экспериментальными данными. С целью более точного определения искомой величины предложена трехмерная модель соприкасающихся поверхностей, по которой определяются пятна фактического контакта, а в дальнейшем с использованием программного комплекса ANSYS решается и тепловая задача, в ходе которой определяется перепад температур в контактной зоне. Хорошее совпадение численных расчетов с экспериментальными данными позволяет рекомендовать предложенный метод для широкого применения.

КУЛАКОВ А.В., МАТВЕЕВ Е.Л. — 2014 г.

Рассматривается задача обнаружения факта возникновения и определения местоположения течи теплоносителя путем анализа характеристик акустического сигнала, генерируемого при истечении. Данный метод может использоваться в автоматизированных системах контроля течи теплоносителя на атомных станциях для обеспечения безопасности при обнаружении на ранней стадии утечки теплоносителя. Решение оптимизационной задачи, получаемой в процессе определения местоположения течи, основано на применении алгоритма Левенберга-Марквардта, предназначенного для минимизации квадратичных отклонений. Одним из преимуществ описанного алгоритма обнаружения источника акустической эмиссии является то, что применение алгоритма возможно без известных значений коэффициентов ослабления амплитуды акустического сигнала на поверхности металла трубопровода. Значения коэффициентов ослабления амплитуды акустического сигнала на поверхности металла трубопровода определяются итерационным способом в процессе применения оптимизационной процедуры. Определены погрешности определения местоположения течи теплоносителя. Приведен пример, подтверждающий работоспособность алгоритма.