Journal of Engineering Sciences / Журнал інженерних наук
Permanent URI for this collectionhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/34326
Browse
9 results
Search Results
Item Ensuring the Vibration Reliability of Rotors Connected by Spline Joints(Sumy State University, 2019) Verbovyi, A.; Neamtu, C.; Sieryk, M.; Вашист, Богдан Вікторович; Вашист, Богдан Викторович; Vashyst, Bohdan Viktorovych; Pavlenko, V.; Симоновський, Віталій Іович; Симоновский, Виталий Иович; Symonovskyi, Vitalii Iovych; Павленко, Іван Володимирович; Павленко, Иван Владимирович; Pavlenko, Ivan VolodymyrovychСтаття присвячена розробленню уточнених математичних моделей динаміки роторних систем енергоємних турбомашин, що мають шліцьове з’єднання, та числових методів дослідження їх вільних і вимушених коливань. Запропоновані моделі враховують залежності критичних частот валопровода від кутової жорсткості шліцьового з’єднання, а також реалізують процедуру його віртуального балансування. У результаті комплексного застосування такого підходу запропоновано методи розрахунку вібраційних характеристик турбомашин з урахуванням можливої зміни кутової жорсткості шліцьового з’єднання. Крім цього, було вдосконалено методику оцінювання системи початкових дисбалансів за даними зміщень осі ротора у площинах колекції та розрахункових площинах. Запропоновані підходи, засновані на комплексному застосуванні програмного забезпечення на основі методу скінченних елементів та обчислювальних інтелектуальних систем, дозволяють проводити модальний і гармонічний аналіз та реалізовувати віртуальне балансування зі значним зменшенням підготовчого і машинного часу без втрати відносної точності. Крім того, розроблені математичні моделі вільних і вимушених коливань роторних систем були реалізовані у вигляді програмних кодів робочих файлів "Critical Frequencies of the Rotor" та "Forced Oscillations of the Rotor" системи комп’ютерної алгебри MathCAD, що дозволяє удосконалити процедуру динамічного балансування для оцінкювання системи початкових дисбалансів. Висока точність запропонованого підходу підтверджується перевіркою динамічних відхилень осі ротора у результаті дії системи залишкових дисбалансів відповідно до міжнародних стандартів вібраційної надійності.Item Dynamic Simulation of Heat Transfer through External Building Constructions(Sumy State University, 2019) Хованський, Сергій Олександрович; Хованский, Сергей Александрович; Khovanskyi, Serhii Oleksandrovych; Павленко, Іван Володимирович; Павленко, Иван Владимирович; Pavlenko, Ivan Volodymyrovych; Pitel, J.; Mizakova, J.У статті представлені теоретичний і числовий підходи до динамічного моделювання теплообміну через зовнішні будівельні конструкції. У результаті розроблено модель динаміки теплопередачі через стіну на основі математичного моделювання енергетичного балансу елементарного шару плоскої стінки. Стіна розглядалась як суцільне середовище з безперервно розподіленим тепловим опором і ємністю. На основі розробленого аналітичного підходу, що реалізує запропоновану математичну модель, розроблено імітаційну модель із застосуванням середовища MATLAB/Simulink. Продемонстровано динамічну модель теплопередачі через стіну з параметрами реальних матеріалів, а також через вікно з реальними тепловими параметрами. Результати моделювання представлені графічно.Item Solving the Nonstationary Problem of the Disperse Phase Concentration during the Pneumoclassification Process of Mechanical Mixtures(Sumy State University, 2019) Павленко, Іван Володимирович; Павленко, Иван Владимирович; Pavlenko, Ivan Volodymyrovych; Юхименко, Микола Петрович; Юхименко, Николай Петрович; Yukhymenko, Mykola Petrovych; Литвиненко, Андрій Володимирович; Литвиненко, Андрей Владимирович; Lytvynenko, Andrii Volodymyrovych; Bocko, J.Робота присвячена дослідженню процесу класифікації газодисперсних систем у гравітаційних пневмокласифікаторах призматичної форми. Метою роботи є встановлення робочих параметрів досліджуваного процессу, в основі якого є попередньо розроблена математична модель гідродинаміки руху газодисперсного потоку у вертикальному каналі змінного перерізу. Як розвиток цього дослідження, застосовано фізичну модель, засновану на процесі кінетичного винесення суміші, обумовленого винесення дрібних частинок взваженого шару, швидкість яких менша за швидкість газового потоку. Ця модель також ураховує інерційний ефект, обумовлений кінетичною енергією дисперсної фази, що виноситься з поверхні зваженого шару. Шляхом математичного моделювання із застосуванням комбінації прямого і оберненого перетворень Лапласа розв’язано лінійне неоднорідне диференціальне рівняння першого порядку у частинних похідних, що описує нестаціонарний процес зміни концентрації дисперсної фази газомеханічної суміші по висоті каналу. У результаті для нетривіальних граничних і початкових умов вперше отримано загальний розв’язок, що дозволило розробити математичну модель нестаціонарної задачі про визначення концентрації дисперсної фази у пневмокласифікаторах. Розроблена математична модель дозволяє встановити зміну концентрації дрібної фракції газодисперсної суміші по висоті робочого об’єму апарата, а також оцінити час процесу пневмокласифікації. Зокрема, встановлено, що концентрація дисперсної фази з часом зменшується по висоті апарату, що свідчить про можливість ефективного розділення компонентів газомеханічної суміші. Таким чином, отримані результати дозволяють створити інженерну методику розрахунку вертикальних гравітаційних пневмокласифікаторів призматичної форми зі змінним поперечним перерізом.Item Comprehensive Approach for Identification of Nonlinear Stiffness Characteristics of Bearing Supports for the Oxidizer Turbopump of the Liquid Rocket Engine(Sumy State University, 2018) Павленко, Іван Володимирович; Павленко, Иван Владимирович; Pavlenko, Ivan Volodymyrovych; Дем`яненко, Марина Миколаївна; Демьяненко, Марина Николаевна; Demianenko, Maryna Mykolaivna; Симоновський, Віталій Іович; Симоновский, Виталий Иович; Symonovskyi, Vitalii Iovych; Edl, M.; Pitel’, J.; Verbovyi, A.; Pavlenko, V.This article dials with the refinement of the mathematical and computational models of the oxidizer turbopump rotor considering bearing gaps, axial preloading, compliance of the housing parts and the effect of rotation. The loading scheme consists of four substeps is proposed considering preliminary displacement of the outer cage, axial displacement as a result of the support deformation due to the axial preloading force, radial displacement due to the support deformation, as well as centrifugal forces of inertia caused by rotation of the rotor with an inner cage. Modelling of contacts interactions using ANSYS software is carried out according to the appropriate models of contact behaviour. The contact areas between the rolling elements, inner and outer cases are obtained. The contact angle is determined. Isosurfaces of axial and radial displacements for the bearing supports are built. Nonlinear stiffness of bearing supports is determined as the tangent of the angle of inclination for the curve “radial load – radial displacement”. The proposed approach, which used for designing turbopump units for liquid rocket engines, will allow refining the reliable mathematical and computational models of rotor dynamics for turbopump units and providing appropriate computer simulation of forced oscillations of the rotor systems for given permissible residual imbalances considering nonlinear stiffness characteristics of bearing supports.Item Investigation of Non-linear Reactions in Rotors’ Bearing Supports of Turbo-pump Units for Liquid Rocket Engines(Sumy State University, 2018) Павленко, Іван Володимирович; Павленко, Иван Владимирович; Pavlenko, Ivan Volodymyrovych; Симоновський, Віталій Іович; Симоновский, Виталий Иович; Symonovskyi, Vitalii Iovych; Дем`яненко, Марина Миколаївна; Демьяненко, Марина Николаевна; Demianenko, Maryna Mykolaivna; Pitel’, J.; Verbovyi, A.Ye.This paper is aimed at refinement of the computational model of the turbopump rotor systems associated taking into consideration the effect of rotation of moving parts and compliance of bearing supports elements. The up-to-date approach for investigation of non-linear reactions in rotor’s bearing supports is proposed for turbo-pump units for liquid rocket engines. Five models for modelling contact interaction are investigated, and comparative bearing stiffness characteristics are given. The geometry of the housing and corresponding design scheme are set for each support due to the assembly drawing of the turbopump unit. Rotation of the shaft is taking into account by applying corresponding inertial forces to the inner cage of the bearing. Experimental points of the dependence “load – displacement” as the diagram “F – v” are built by the calculated points as an array of numerical simulation data, obtained by the ANSYS software. As a result of numerical simulation, including loading of the bearing support on the scheme “remote force” in a wide range of rotor speeds, the corresponding displacements are determined. The brandnew approach for evaluation of bearing stiffness coefficients is proposed based on the linear regression procedure. As a result, the obtained values of coefficients are summarized and approximated by the quadratic polynomials.Item Исследование критических частот ротора центробежного компрессора с учетом жесткости опор и уплотнений(Сумский государственный университет, 2017) Павленко, Іван Володимирович; Павленко, Иван Владимирович; Pavlenko, Ivan Volodymyrovych; Симоновський, Віталій Іович; Симоновский, Виталий Иович; Symonovskyi, Vitalii Iovych; Питель, Я.; Вербовой, А.Е.; Демьяненко, М.Н.В работе рассмотрена реализация математической модели свободных колебаний роторов центробежных машин с применением компьютерной программы “Critical frequencies of the rotor”. Преимуществом программы является возможность учета любой наперед заданной аналитической зависимости жесткости опор и уплотнений от частоты вращения ротора. В результате численного расчета на примере ротора многоступенчатого центробежного компрессора 295ГЦ2-190/44-100М определены собственные и критические частоты ротора и соответствующие им формы колебаний. Достоверность предложенной математической модели подтверждена теоремой о взаимном расположении спектров собственных и критических частот, а также путѐм сравнения результатов динамического расчѐта в программе “Critical frequencies of the rotor” с результатами численного моделирования в ANSYS с применением конечноэлементной 3D-модели и построением диаграммы Кемпбелла.Item Static calculation of the dynamic deflection elements for separation devices(Sumy State University, 2017) Павленко, Іван Володимирович; Павленко, Иван Владимирович; Pavlenko, Ivan Volodymyrovych; Ляпощенко, Олександр Олександрович; Ляпощенко, Александр Александрович; Liaposhchenko, Oleksandr Oleksandrovych; Demianenko, M.M.; Starynskyi, O.E.The following paper considers the influence of acoustic oscillations on multiphase flows on their suspended particles, which can be destroyed or coagulated by vibrations. Considering this, the method of extension of application range of the dynamic separation element as vibrocoagulants due to the use of hydroaeroelasticity phenomena, namely flutter, has been proposed. There were considered the problems of development an engineering method for calculating dynamic separation elements, the main of which is the analytical solution of the hydroaeroelasticity problem. This work takes the first step to its development, considering the previous elastic elements deformation that has a significant effect on the flutter frequency. The state of their static equilibrium was conducted with the use of analytical dependencies of the finite element method. The bimodal finite elements with six degrees of freedom were used for dynamic deflection elements. As the result, there was determined the stiffness of pre-deformed plates and their maximum and minimum possible deflections. The functions of the median surface deflection in the form of a cubic polynomial were used in the model. In particular, there were considered the peculiarities of numerical modelling of coupled problems of gashydrodynamics flows and structural dynamics using the ANSYS Workbench, namely Fluent Flow and Transient Structural modules, which are combined with System Coupling. Also, the peculiarities of different approaches to multi-phase flow modelling are indicated. They are interesting not only by distribution of particles in the stream core, but also by the entrapped liquid film motion on the deposition surfaces.Item Комплексний аналіз механічної системи «верстатний пристрій – заготовка»(Сумський державний університет, 2017) Іванов, Віталій Олександрович; Иванов, Виталий Александрович; Ivanov, Vitalii Oleksandrovych; Павленко, Іван Володимирович; Павленко, Иван Владимирович; Pavlenko, Ivan VolodymyrovychЦя стаття присвячена аналізу процесу базування та закріплення корпусних деталей у верстатних пристроях при оброблення на свердлильно-фрезерно-розточувальних верстатах. Характерною особливістю схем базування деталей цього типу є те, що одна з плоских поверхонь використовується як установлювальна база, забезпечуючи стійкість рівноважного положення, зручність базування та усунення вібрацій під час оброблення. У статті розроблено комплексну математичну модель системи «верстатний пристрій – заготовка» з огляду на технологічні особливості процесу базування та закріплення заготовки у верстатному пристрої. Запропоновано методику визначення жорсткості різального інструмента та функціональних елементів верстатних пристроїв. У результаті визначається статичний та динамічний аналіз заготовки у верстатних пристроях під дією просторової системи сил різання та закріплення. Також визначаються власні частоти системи «верстатний пристрій – заготовка» та форми вільних і змушених коливань, амплітудно-частотні характеристики.Item Аналіз динамічного стану системи «верстатний пристрій – заготовка»(Сумський державний університет, 2016) Іванов, Віталій Олександрович; Иванов, Виталий Александрович; Ivanov, Vitalii Oleksandrovych; Карпусь, В.Є.; Дегтярьов, Іван Михайлович; Дегтярев, Иван Михайлович; Dehtiarov, Ivan Mykhailovych; Павленко, Іван Володимирович; Павленко, Иван Владимирович; Pavlenko, Ivan Volodymyrovych; Йімінг, Кевін РонгУ статті методами чисельного моделювання досліджено коливання системи «верстатний пристрій – заготовка», що виникають у процесі різання на різних переходах при обробці важелів у верстатних пристроях різних систем. У процесі моделювання досліджувалися заготовки з різних матеріалів. Результати гармонічного аналізу показали, що динамічна жорсткість верстатного пристрою з елементів системи універсально-збірних переналагоджуваних пристроїв вища, ніж у спеціальному верстатному пристрої та верстатному пристрої, складеному з елементів універсально-збірних пристроїв. Амплітуда коливань у місцях оброблюваних поверхонь у верстатному пристрої, складеному з елементів системи універсально-збірних переналагоджуваних пристроїв, не перевищує допуски на виготовлення важеля.