Dissertations / Theses on the topic 'Модель числова'

Метою дослідження є розробка сучасних підходів до удосконалення токарного верстата з числовим програмним керуванням (ЧПК) моделі 16К20Ф3С32 та можливістю виконання фрезерних операцій для інструментального виробництва [1]. Даний верстат універсальний та призначений для токарної обробки деталей в умовах одиничного та малосерійного виробництва і є актуальним технологічним обладнанням.

Одной из важных статистических характеристик атмосферного ОНЧ – радиошума является амплитудное распределение N(V > V0) среднего числа выбросов превышений некоторого порогового значения V0 огибающей V в секунду.

Дисертація стосується удосконалення моделей та засобів підвищення живучості інформаційно-управляючих систем на основі еліптичних кривих (ІУСЕК) з врахуванням дефектів зовнішніх впливів за ознаками ймовірності та детермінованості. Розроблено моделі засобів та технології обчислень на еліптичних кривих (ЕК) із використанням теоретико-числових базисів Радемахера-Крестенсона для підвищення продуктивності обчислювальних методик здійснення основних операцій на ЕК у пристроях ІУСЕК. Створено апаратно-програмні засоби для виконання обчислень на ЕК і розв’язання дискретного логарифма вищої швидкодії із реалізацією паралельного ро-методу Полларда для живучих ІУСЕК. Заімплементовано побудовані теоретичні моделі помножувача цілих чисел великої розрядності за модулем та блоків для виконання операцій на ЕК у апаратних структурах. Проведено верифікацію параметрів живучості ІУСЕК для розроблених моделей, технологій та структур засобів обчислень на ЕК. Здійснено симуляційні дослідження та проаналізовано вплив методів виконання основних операцій на ЕК над скінченним полем вищих порядків на параметри живучості ІУСЕК для кожної з опрацьованих моделей та обчислювальних технологій. Застосування обчислень, реалізованих апаратно, уможливило щонайменше у 3 рази скоротити час обчислень дискретного логарифма порівняно з відомими алгоритмами.

Дана робота присвячена розробці системи керування модульною котельною установкою, побудованою на базі програмованого контроллера БАУ-ТП-1. У роботі представлено дві схеми автоматизації по газу і по парі. Розроблену систему керування модульною котельною можна застосовувати на різних промислових підприємствах і ТЕЦ.

В дисертації вирішена актуальна науково-технічна задача – підвищення ефективності очищення робочих рідин від механічних частинок повнопотоковим гідродинамічним фільтром, а саме ротаційним, в якому запропоновано використовувати у якості фільтроелемента обертовий перфорований циліндр та бункер для осаду для збору відсепарованих частинок. На основі чисельного моделювання, яке базується на усереднених по Рейнольдсу рівняннях Нав’є-Стокса (RANS) зі застосуванням моделі турбулентності переносу зсувних напруг (SST k-ω модель) Ментера, проведено дослідження течії несучої рідини біля обертової фільтруючої поверхні та області бункера для осаду ротаційного фільтра. Доведено нерівномірність протікання рідини у радіальному напрямку крізь перфорований циліндр. Крізь отвори розташовані біля вхідного перетину в робочу область проходить більше рідини ніж через отвори, які максимально віддалені від даного перетину, що негативно впливає на реалізацію гідродинамічного ефекту очищення. Досліджено еволюцію течії рідини біля отворів уздовж поверхні перфорованого циліндра в залежності від зміни параметрів Reφ, Rer та показано, що зі збільшенням Reφ, що характеризує обертовий рух рідини, збільшується перекриття отворів набігаючим потоком. У тривимірній постановці досліджено траєкторії руху завислих частинок біля проникної поверхні фільтроелемента, доведено здійснення гідродинамічного ефекту очищення для перфорованого циліндра в якості фільтроелемента при різних режимах течії та відмічено наявність «буферної зони», яка виключає контакт частинок домішки з поверхнею проникного циліндра. На основі вісесиметричної постановки виявлено позитивний вплив обертання торцевої стінки фільтроелемента на гідродинаміку течії, що проявляється в стримуванні поширення вихрових зон з області бункера в робочу область фільтра, та утримання частинок у бункері. Отримано залежності ефективності очищення фільтра від відносного діаметру і густини частинок домішки та густини рідини при заданій конструкції фільтра. Визначено найвищу ефективність утримання частинок домішки в бункері циліндричної та конічної розбіжної форми. Проведено експериментальні дослідження, що підтвердили ефективність, яка складає 95 %, запропонованого пристрою очищення рідини АМГ-10 від частинок розміром 100…200 мкм, та адекватність отриманих теоретичних результатів реальним фізичним процесам. Розбіжність між розрахунковими й отриманими в результаті експерименту значеннями порівнюваних параметрів склала не більше 9 %.
In the thesis the actual scientific and technical problem is solved – an increase in the efficiency of cleaning of working fluids from mechanical particles by a full-flow hydrodynamic filter, namely a rotational, in which it is proposed to use a rotating perforated cylinder as a filter element and a sludge hopper for collecting the separated particles. On the basis of numerical modeling based on the Navier-Stokes (RANS) averaged Reynolds equations using a shift model of the shifting stresses (SST k-ω model) of Menther, a study of the flow of a carrier fluid near the rotating filtering surface and the area of the rotor sink hopper filter. The uneven flow of a fluid in a radial direction through a perforated cylinder is proved. Through the openings located near the inlet to the working area there is more fluid than through the openings, which are as far removed from this section, which adversely affects the implementation of the hydrodynamic effect of cleaning. The evolution of the fluid flow along the holes along the surface of the perforated cylinder, depending on the change in the parameters Reφ, Rer, has been studied, and it is shown that with increasing Reφ, which characterizes the rotary motion of the liquid, the overlapping of the apertures with the incident flow increases. In the threedimensional form, the trajectories of the motion of suspended particles near the permeable surface of the filter element have been investigated, the hydrodynamic effect of purification for a perforated cylinder as a filter element has been proved under different flow regimes and the presence of a «buffer zone» is excluded, which excludes the contact of impurity particles with the penetrant cylinder surface. On the basis of an axisymmetric statement, the positive effect of the rotation of the end wall of the filter element on the hydrodynamics of the current, revealed in the containment of the diffusion of vortex zones from the bunker region to the working region of the filter, and the content of the particles in the hopper, was found. The dependence of the filter cleaning efficiency on the relative diameter and density of the particles of impurity and fluid density on the given filter design was obtained. The highest efficiency of the content of impurity particles in the bunker of the cylindrical and conical divergent configuration is determined. Experimental studies have been carried out to confirm the efficiency of 95 % of the proposed cleaning device from particles of 100…200 μm AMG-10 fluid and the adequacy of the obtained theoretical results to real physical processes. The difference between the calculated values and the resulting parameters obtained by the experiment was not more than 9 %.

Дисертаційна робота присвячена розробленню методики розрахунку та вдосконаленню геометрії багатошпаринних ущільнень відцентрових насосів. Наукове обґрунтування та опрацювання методики визначення статичних і динамічних силових характеристик та уточнений розрахунок величини витоків в багатошпаринних ущільненнях дають змогу покращити вже існуючі конструкції та підвищити енергоефективність при забезпеченні допустимо низького рівню вібрацій роторів відцентрових насосів. На основі аналізу літературних джерел встановлено можливість підвищення загального коефіцієнту корисної дії (К.К.Д.) відцентрових насосів за рахунок зменшення об’ємних втрат на передніх та міжступеневих шпаринних ущільненнях при великих значеннях перепадів тиску та швидкостях обертання роторів. Це можливо за рахунок використання багатошпаринних ущільнень. Конструкції таких ущільнень створюється послідовно розміщеними дроселями, з’єднаними між собою камерами, коефіцієнт гідравлічних втрат яких приблизно дорівнює сумі коефіцієнтів втрат всіх дроселів. Відповідно зменшується витоки через ущільнення. З літератури стає зрозумілим, що в таких ущільненнях, як і у звичайних одношпаринних, не тільки обмежуються втрати, а й внаслідок високих значень перепадів тиску виникають радіальні сили, які впливають на динамічні характеристики роторів відцентрових насосів, тобто вони виконують функції гідродинамічних опор і можуть, як стабілізувати ротор, так і викликати втрату його динамічної стійкості. Для визначення розподілу тиску в короткому кільцевому каналі з відповідними граничними умовами прийнято рівняння течії в’язкої нестисливої рідини (рівняння Рейнольдса). Отримані аналітичні залежності для розрахунку радіальних сил, що виникають в кільцевих дроселях двохшпаринних і трьохшпаринних ущільнень, зумовлені радіальним зміщення вала та перекосом осей ротора та статора. Проведена оцінка впливу конусності щілин на силові коефіцієнти багатошпаринного ущільнення. Розглядаються сили, зумовлені осьовим перепадом тиску p F і потоком витіснення: дисипативна сила d F і циркуляційна сила сF , які можуть привести до втрати стійкості, яка супроводжується автоколиваннями ротора з великою амплітудою. Інерційні сили (гіроскопічна і сила інерції), зважаючи на їх відносно малі значення, не враховуються. Отримані аналітичні залежності для визначення амплітуди та фази вимушених радіальних коливань вала, а також визначення умови його стійкості. Також розглянуті вільні коливання ротора в багатошпаринному ущільненні та отримані частоти власних коливань системи ротор-ущільнення з врахуванням демпфірування в залежності від частоти обертання при різних значеннях ущільнювального тиску. Виконано порівняння величин динамічних коефіцієнтів та витоків двох- та трьохшпаринних ущільнень з одношпаринним ущільненням при умові використання достатньо великих камер, яке демонструє суттєві переваги багатошпаринних ущільнень. Так, наприклад, трьохшпаринне ущільнення з однаковим радіальним зазором всіх шпарин ущільнення має у середньому на 48,5 % більші динамічні коефіцієнти, та на 41,2 % менші витоки, а подібне двохшпаринне ущільнення має на 15 % більшу пряму жорсткість та на 9,1 % більше пряме демпфірування та на 20,6 % менші витоки. Для проведення експериментальних досліджень на базі проблемної лабораторії гермомеханіки та вібродіагностики кафедри комп’ютерної механіки імені Володимира Марцинковського виконана модернізація існуючої експериментальної установки для досліджень одношпаринних ущільнень. Установка забезпечує подачу ущільнювального тиску від 0 до 1 МПа, при умові достатнього гасіння його пульсацій, при величині витоків до 1,2 л/с та частоті обертання вала - 8000 об/хв. Виконувались експериментальні дослідження трьохшпариного ущільнення двох варіантів конструкцій: з однаковими радіальними зазорами на кожній шпарині і з вдвічі збільшеним радіальним зазором на другій шпарині при двох осьових розмірах з’єднувальних камер – 1 та 3 мм. Для визначення впливу радіальної та тангенціальної сил, окремо проведені дослідження як з не обертовим, так і з обертовим валом. В експериментальних дослідженнях з не обертовим валом проведено вимірювання розподілу тиску по довжині першої шпарини та в з’єднувальній камері на виході з неї у двох протилежних радіальних положеннях вала – у місці з мінімальним та максимальним радіальним зазором; та сумарних витоків з ущільнення в залежності від радіального зміщення вала (ексцентриситету) в діапазоні 0,04-0,16 мм при різній величині ущільнювального тиску 1,25; 2,5; 5; 7,5, 10 атм. Отримані результати по розподілу гідростатичного тиску по довжині першої шпарини показали, що перший варіант конструкції трьохшпаринного ущільнення має децентруючу радіальну гідростатичну силу, яка підвищується зі збільшенням радіального зміщення валу та зменшується при збільшені осьового розміру з’єднувальних камер. У другому варіанті конструкції радіальна гідростатична сила на першій шпарині у більшості випадків має центруючу дію, та сумарна гідростатична радіальна сила збільшується зі збільшенням радіального зміщення вала і осьового розміру з’єднувальних камер. Величина витоків дещо зменшується з радіальним зміщенням валу для першого варіанту конструкції, але має суттєво більшу величину і майже не змінюється як від радіального зміщення, так від збільшення осьового розміру камер. Порівняння величини витоків отриманих за допомогою аналітичних залежностей з експериментальними даними для конструкцій трьохшпаринних ущільнень дало максимальну похибку 3,3 %, що підтверджує достатню адекватність обраної теоретичної моделі. Помічено, що під час експериментальних досліджень в першому варіанті конструкції при осьовому розмірі з’єднувальних камер 3 мм при відсутності власного обертання спостерігався прецесійний рух вала, траєкторія якого відстежувалась на екрані осцилографа. В експериментальних дослідженнях з обертальним валом отримані амплітудно-частотні характеристики (АЧХ), траєкторії руху та значення витоків в залежності від частоти обертання вала при різних значеннях ущільнювального тиску. Визначено, що у більшій частині досліджуваного діапазону параметрів, загальне число Рейнольдса у трьохшпаринному ущільненні відповідає турбулентному режиму течії. Аналіз АЧХ показав, що у другому варіанті конструкції ущільнення з удвоєним радіальним зазором другої шпарини та збільшеним осьовим розміром з’єднувальних камер при збільшенні ущільнювального тиску суттєво збільшуються значення критичних швидкостей. В першому варіанті конструкції зі зменшеним осьовим розміром з’єднувальної камери тенденція є зворотною. Для обох варіантів конструкцій зі збільшенням ущільнювального тиску дещо збільшуються критичні амплітуди коливань. При чому, у другому варіанті конструкції трьохшпаринного ущільнення максимальна критична амплітуда коливань на 36 % менша. Аналіз траєкторій руху стінки вала підтверджує той факт, що найменшу величину амплітуди коливань має другий варіант конструкції ущільнення зі збільшеним осьовим розміром з’єднувальних камер. Також підтверджено, що як і у традиційних шпаринних ущільненнях, витоки зменшуються зі збільшенням частоти обертання вала. Порівняння експериментально отриманих амплітудно-частотних характеристик(АЧХ) з АЧХ отриманими за аналітичними залежностями, показало краще їх співпадіння для другого варіанту конструкції зі збільшеними з’єднувальними камерами. Так максимальна відносна похибка дорівнювала 15 %. Це пояснюється тим, що в аналітичних розрахунках не враховується рух рідини в циліндричних каналах з’єднувальних камер. Для дослідження гідродинаміки течії рідини у циліндричних каналах багатошпаринного ущільнення використовувався програмний комплекс ANSYS CFX, в якому за допомогою метода скінченних об’ємів елементів розв’язувалися рівняння Нав'є-Стокса осереднені за Рейнольдсом, які замикались k-ɛ моделлю турбулентності. Розглядалась ізотермічна течія рідини (води). Точність використання вищенаведеної моделі турбулентності підтверджується наявними в літературі результатами розрахунків шпаринних ущільнень. Проведені розрахункові дослідження трьохшпаринних та двохшпаринних ущільнень в стаціонарній та нестаціонарній постановках. Отримані поля швидкостей, розподіли тиску та значення витоків. В стаціонарній постановці розглядалось радіальне зміщення валу без урахування його власного обертання. Порівняння отриманих розподілів гідростатичного тиску з результатами експериментальних досліджень показало, що максимальна похибка між результатами розрахунків та експериментів для конструкцій трьохшпаринного ущільнення склала 12,4 %, а максимальна відносна різниця за величиною витоків склала 15% при максимальному значенні величини радіального зміщення вала. Виникнення в експериментальних дослідженнях прецесії вала без його власного обертання в першому варіанті конструкції пояснюється результатами розрахункових досліджень. Так, радіальні коливання вала вздовж вертикальної осі, які викликані децентруючою силою в цьому напрямку, при мінімальному випадковому стаціонарному зміщенні валу в горизонтальному напрямку, можуть викликати додаткові радіальні коливання в цьому напрямку. Це пов’язано з виникненням негативного демпфірування в першому варіанті конструкції трьохшпаринного ущільнення. В нестаціонарній постановці розглядався рух вала за циліндричною траєкторію при прямій синхронній прицесії. Величина ексцентриситету дорівнювала 10 % від величини зазора. За відомими аналітичним залежностями, за величинами радіальних та тангенціальних сил, отриманими в розрахункових дослідженнях, оцінювались динамічні коефіцієнти жорсткості та демпфірування багатошпаринних ущільнень. Нестаціонарний аналіз динаміки валу в трьохшпаринному ущільненні показав, що максимальні сумарні значення динамічних коефіцієнтів має другий варіант конструкції зі збільшеною камерою. Основні динамічні коефіцієнти – прямі жорсткості і демпфірування та перехресне демпфірування мають позитивне значення, негативне значення перехресної жорсткості лише збільшує стабілізуючу дію сил на вал в цьому варіанті конструкції ущільнення. Що також підтверджується результатами експериментальних досліджень. Подальше намагання покращити динамічні характеристики вала в трьохшпаринних ущільненнях за рахунок використання нових конструкцій з гальмами та обертовими лопатками, які встановлюються на стаціонарних та роторних елементах з’єднувальних камер, не дало очікуваного результату. Так, пряма жорсткість має негативну величину для цих конструкцій ущільнень. Присутність гальм та лопаток не зменшує, а навпаки збільшує перехресну жорсткість в конструкції трьохшпаринного ущільнення. Виконані розрахункові дослідження турбулентної течії нестисливої рідини для трьох варіантів конструкцій двохшпаринного ущільнення: базової конструкції (змінювався лише осьовий розмір з’єднувальної камери), конструкції з радіальною проточкою на зовнішньому радіусі та конструкції з радіальною проточкою на внутрішньому радіусі з’єднувальної камери. Розрахункові дослідження в стаціонарній і нестаціонарній постановках показали більшу ефективність другого варіанту конструкції, який має найбільшу величину радіальної гідростатичної центруючої сили і змінення направлення сили відбувається при менших осьових розмірах з’єднувальної камери, та відповідно має найбільші значення прямої жорсткості та демпфірування. В результаті проведених розрахункових досліджень видані практичні рекомендації по величині осьового розміру і конструкції з’єднувальної камери та проаналізовано вплив з’єднувальної камери на гідродинамічні сили, які виникають в циліндричних зазорах двохшпаринних ущільнень. Достовірність отриманих наукових положень і результатів забезпечується: достатнім узгодженням розрахункових та експериментальних даних; використанням методів і засобів вимірювання, що забезпечують допустиму похибку експериментального визначення основних величин.
The thesis is devoted to the development of calculation methods and improvement of the geometry of multi-annular seals of centrifugal pumps. Scientific substantiation and elaboration of the method of determining static and dynamic forces characteristics and refined calculation of leakage in multi-clearance seals allow to improve existing structures and increase energy efficiency while ensuring a low level of vibration of centrifugal pump rotors. Based on the analysis of literature sources, the possibility of increasing the total efficiency of centrifugal pumps by reducing the volume losses on the front and interstage annular seals, with large values of pressure drops and rotational speeds. This is possible through the use of multi-clearance seals. Sequentially placed throttles connected by chambers creates the design of such seals, the coefficient of hydraulic losses is approximately equal to the sum of the coefficients of loss of all throttle. Accordingly, leakage through seals is reduced. From the literature, it is clear that in such seals, as in conventional single-clearance, not only limited losses but also due to high values of pressure drops radial forces that affect the dynamic characteristics of the rotors of centrifugal pumps, i.e. they perform hydrodynamic support and can both to stabilize the rotor and to cause the loss of its dynamic stability. The flow equation of a viscous incompressible fluid (Reynolds equation) determines the pressure distribution in a short annular channel with corresponding boundary conditions. Analytical dependences for calculating radial forces arising in the ring chokes of two-annular and three-annular seals due to the radial displacement of the shaft and the skew of the axes of the rotor and stator are obtained. The influence of the conicity of the slits on the force coefficients of the multi-annular seals is estimated. The forces due to the axial pressure drop p F and the displacement flow are considered: dissipative force dF and circulating force сF , which can lead to loss of stability, accompanied by self-oscillations of the rotor with a large amplitude. Inertial forces (gyroscopic and inertial forces), due to their relatively small values, are not taken into account. Analytical dependences for the determination of amplitude and phase of forced radial oscillations of a shaft and the definition of its stability condition are received. The free oscillations of the rotor in the multi-annular seal are also considered, and the natural frequencies of the rotor-seal system are obtained, taking into account damping depending on the rotational frequency at different values of the sealing pressure. Comparing the values of dynamic coefficients and leakage of two- and threeannular seals with a one-clearance seal under the condition of using sufficiently large chambers demonstrates the significant advantages of multi-annular seals. For example, a three-clearance seal with the same radial clearance has an average of 48.5% higher dynamic coefficients and 41.2% fewer leakages. A similar twoclearance seal has 15% greater direct stiffness and 9.1 % more direct damping, and 20.6% fewer leaks. To conduct experimental research on the basis of the problem laboratory of hermomechanics and vibrodiagnostics of the Department of Computer Mechanics named after Volodymyr Martsynkovskyy, the modernization of the existing experimental installation for the study of single-well seals was performed. The unit provides the supply of sealing pressure from 0 to 1 MPa, provided sufficient suppression of its pulsations, with the value of leaks up to 1.2 l/s and shaft speed - 8000 rpm. Experimental studies of three-annular seals of two design variants were performed: with the same radial clearance on each hole and twice the radial clearance on the second hole with two axial sizes of connecting chambers - 1 and 3 mm. To determine the influence of radial and tangential forces, separate studies with both non-rotating and rotating shafts were conducted. In experimental studies with a non-rotating shaft, the pressure distribution was measured along the length of the first clearance and in the connecting chamber at its outlet in two opposite radial positions of the shaft - in the place with the minimum and maximum radial clearance; and total leaks from the seal depending on the radial displacement of the shaft in the range of 0.04-0.16 mm (eccentricity) at different values of the sealing pressure of 1.25; 2.5; 5; 7.5, 10 atm. The obtained results on the distribution of hydrostatic pressure along the length of the first clearance showed that the first design of the three-clearance seal has a decentralized radial hydrostatic force, which increases with increasing radial displacement of the shaft and decreases with increasing axial size of connecting chambers. In the second variant, the radial hydrostatic force on the first clearance has a centering effect in most cases. The total hydrostatic radial force increases with increasing radial displacement of the shaft and the axial size of the connecting chambers. The magnitude of the leaks decreases slightly with the radial displacement of the shaft for the first design variant but has a significantly larger value and does not change almost from the radial displacement and increase in the axial size of the chambers. Comparison of the magnitude of leaks obtained with the help of analytical dependences with experimental data for the construction of three-annular seals gave a maximum error of 3.3%, which confirms the sufficient adequacy of the chosen theoretical model. It was noticed that during experimental studies in the first version of the design, with an axial size of the connecting chambers of 3 mm in the absence of its own rotation, precession movement of the shaft was observed on the oscilloscope screen. In experimental studies with a rotating shaft, amplitude-frequency characteristics (frequency response), trajectories and values of leaks depending on the frequency of rotation of the shaft at different values of sealing pressure were obtained. It is determined that in most of the studied range of parameters, the total Reynolds number in the three-annular seal corresponds to the turbulent flow regime. The frequency response analysis showed that in the second variant of the seal design with a double radial clearance of the second annular and an increased axial size of the connecting chambers, the values of critical velocities increase significantly with increasing sealing pressure. The trend is reversed in the first version of the design with the reduced axial size of the connecting chamber. The critical oscillation amplitudes increase slightly as the sealing pressure increases for both designs. Moreover, in the second variant of the three-annular seal design, the maximum critical amplitude of oscillations is 36% smaller. The analysis of the shaft wall trajectories confirms that the second value of the seal design with the increased axial size of the connecting chambers has the smallest value of the oscillation amplitude. It is also confirmed that leaks decrease with increasing shaft speed, as in traditional annular seals. Comparison of the experimentally obtained frequency response with the frequency response obtained by analytical dependences showed a better match for the second design option with enlarged connecting chambers. Thus, the maximum relative error was 15%. This is because the analytical calculations do not consider fluid movement in the cylindrical channels of the connecting chambers. The ANSYS CFX software package was used to study fluid flow in cylindrical multi-annular sealing channels. The Reynolds-averaged Navier-Stokes equations were solved using the finite-volume element method, which closed the k-ɛ turbulence model. The isothermal flow of liquid (water) was considered. The accuracy of using the above model of turbulence is confirmed by the results of calculations of annular seals available in the literature. Calculated research of three-annular and two-annular seals in stationary and non-stationary installations is carried out. Velocity fields, pressure distributions and leak values are obtained. The radial displacement of the shaft without taking into account its own rotation was considered in the stationary setting. Comparison of the obtained distributions of hydrostatic pressure with the results of experimental studies showed that the maximum error between the results of calculations and experiments for the structures of the three-annular seal was 12.4%, and the maximum relative difference in the magnitude of the leaks was 15% with the maximum value of the radial displacement of the shaft. Numerical calculations explain the occurrence in experimental research of the precession of a shaft without its own rotation in the first variant of a design. Thus, the radial oscillations of the shaft along the vertical axis, which are caused by the decentralizing force in this direction, with the minimal accidental stationary displacement of the shaft in the horizontal direction, can cause additional radial oscillations in this direction. This is due to the negative damping in this version of the three-annular seal design. In a non-stationary setting, the precession movement of the shaft along a cylindrical trajectory was considered. The magnitude of the eccentricity was equal to 10% of the magnitude of the gap. According to the known analytical dependences, the values of radial and tangential forces obtained in the calculation studies, the dynamic stiffness and damping coefficients of multi-annular seals were estimated. Non-stationary analysis of the shaft dynamics in a three-annular seal showed that the maximum total values of the dynamic coefficients have the second design option with an enlarged chamber. The main dynamic coefficients - direct stiffness, damping, and cross-damping have a positive value. The negative value of cross-stiffness only increases the stabilizing effect of forces on the shaft in this version of the seal design. The results of experimental studies also confirm this. However, attempts to improve the dynamic characteristics of the shaft in three-annular seals by using new designs with brakes and rotating vanes, which are installed on stationary and rotary elements of the connecting chambers, did not give the expected result. So, the direct stiffness has a negative value for these seal designs. The presence of brakes and blades does not reduce but rather increases the cross-stiffness in the design of the three-annular seal. Numerical calculations of the turbulent flow of incompressible fluid were performed for three variants of two-annular seal designs: basic design (only the axial size of the connecting chamber changed), design with a radial groove on the outer radius and design with the radial groove on the inner radius of the connecting chamber. Computational studies in stationary and non-stationary settings have shown greater efficiency of the second design variant, which has the largest value of radial hydrostatic centering force and changes in the direction of force occurs at smaller axial dimensions of the connecting chamber and therefore has the highest values of direct stiffness and damping. As a result, practical recommendations on the axial size and design of the connecting chamber are issued, and the influence of the connecting chamber on the hydrodynamic forces that occur in the cylindrical gaps of two-annular seals is analyzed. The reliability of the obtained scientific statements and results is ensured by: sufficient coordination of calculated and experimental data, using methods and means of measurement that allow the permissible error of experimental determination of basic values.

Роговенко, А. І. Методи та інформаційна технологія прискореного обчислення великих даних для систем розподіленої обробки інформації : дис. ... канд. техн. наук : 05.13.06 / А. І. Роговенко. - Чернігів, 2021. - 178 с.
Дисертація присвячена дослідженню актуальних проблем підвищення ефективності цифрових обчислювальних засобів алгоритмів кодування/декодування завадостійких кодів шляхом зменшення складності реалізації за умови високої швидкості й великого об’єму вхідного потоку даних, із використанням особливостей і властивостей апаратної платформи сучасної мікропроцесорної техніки. У першому розділі дисертаційної роботи проаналізовано сучасний стан і перспективи прискорення обчислень у сучасних системах розподіленої обробки інформації. Особлива потреба в прискорювачах виникає у криптографічних системах та системах завадостійкого кодування, де суттєву частину всіх обчислювальних перетворень над великими даними становлять операції в полях Галуа. Проведений аналіз задачі прискорення обчислень у системах розподіленої обробки інформації виявив необхідність зменшення обчислювальної складності реалізації базових операцій, які використовуються в технологіях вирішення задачі виявлення та виправлення помилок у системах розподіленої обробки інформації, зокрема в сучасних системах радіозв’язку. Проаналізовано коди, що використовуються для коригування помилок у сучасних системах радіозв’язку, та визначені основні напрямки прискорення процесу кодування/декодування при використанні алгебраїчних кодів. На основі аналізу було визначено, що процес кодування/декодування базується на апараті арифметики скінчених полів. Таким чином, спрощення та прискорення виконання операції в полях Галуа має привести до зменшення обчислювальної складності реалізації процедур кодування/декодування завадостійких кодів. Проведений аналіз основних методів обчислень операцій у полях Галуа, виявив, що більш пріоритетною є задача спрощення та прискорення виконання операцій додавання, як складових операцій множення, піднесення до степеня та інших. На основі аналізу існуючих методів обчислень операцій у полях Галуа було зроблено висновок, що сучасні широко представлені реалізації блоків обчислення операцій у скінчених полях мають обмеження та недоліки, які призводять до зменшення використовуваності алгебраїчних кодів у вирішеннях задачі виявлення та виправлення помилок. Отже, необхідно розробити методи підвищення продуктивності спеціалізованих обчислювальних засобів із урахуванням особливостей і властивостей апаратної платформи сучасної мікропроцесорної техніки, складності реалізації та швидкодія яких задовольняла б існуючі вимоги та була прогнозованою залежно від розрядності (розміру) оброблюваних послідовностей. У другому розділі роботи проводиться удосконалення методу прискорення та зменшення апаратних витрат на реалізацію блоків виконання операцій за модулем, розробка структурних рішень та модифікація алгоритмів виконання операцій за модулем. Розроблено та запропоновано метод зменшення апаратних витрат суматора за модулем на основі одновимірного каскаду конструктивних модулів з однорідною структурою. Цей метод базується на введенні у схему ланцюгів наскрізного переносу. Ефект від впровадження цього удосконалення полягає у зменшенні обчислювальної ємнісної складності, що забезпечує зменшення апаратних витрат у середньому на 10 % порівняно з наявним базовим методом. Розроблено та запропоновано удосконалений метод зменшення обчислювальної ємнісної складності реалізації моделі суматора за модулем на основі одновимірного каскаду конструктивних модулів, який, на відміну від раніше запропонованого, використовує конструктивні модулі нерегулярного типу. Встановлено, що модифікацію методу можна застосовувати для зменшення обчислювальної складності в разі некритичності вимог до регулярності структури обчислювача. Використання модифікованого методу дозволяє зменшити обчислювальну ємнісну складність, що забезпечує зменшення апаратних витрат у середньому на 50 % порівняно з наявним базовим методом. Розроблено та запропоновано метод збільшення швидкодії суматора за модулем на основі одновимірного каскаду конструктивних модулів, який, на відміну від відомих, використовує ланцюги групового переносу, що дозволяє підвищити швидкість виконання операцій у 8 разів порівняно з реалізацією базовим методом. Запропоновано модифікацію алгоритму множення та піднесення до степеня за змінним модулем, з урахуванням особливостей застосування моделей суматорів на основі одновимірних каскадів конструктивних модулів, в якому зменшене значення нижньої оцінка часової складності. У третьому розділі запропоновано модель обчислювальних структур завадостійких кодів для виконання операцій за змінним простим модулем над числами великої розрядності, виконано її реалізацію та дослідження. Модель була створена з орієнтацією на адаптацію до елементів операційного обчислювального середовища для забезпечення можливості конструювання необхідних комбінацій виконавчих пристроїв для виконання однотипних арифметичних інструкцій за модулем над числами великої розрядності. Також у цьому розділі виконана адаптація алгоритму обчислення операції множення та піднесення до степеня за модулем з урахуванням особливостей її побудови раніше запропонованим методом одновимірного каскаду. Запропонована структура моделі та алгоритм роботи спрощеного завантаження багаторозрядних операндів до блоків виконання операції за модулем. При реалізації моделі використовувався структурний опис з використанням бібліотеки стандартних ресурсів Xilinx мовою опису апаратури VHDL. Запропонований алгоритм роботи блоку спрощеного завантаження операндів. Цей блок являє собою блок керування без логіки вибору операції, оскільки для дослідження одного конкретного обчислювача вона не потрібна, але може справляти додатковий вплив на характеристики. Розроблена модель обчислювальних структур завадостійких кодів для виконання операцій за змінним простим модулем, як і більшість подібних до неї, рідко використовуються як окрема одиниця та зазвичай являють собою частину складнішої синхронної системи. Таким чином, проведені експерименти вирішили задачу визначення максимальної тактової частоти, на якій може працювати розроблена модель без помилок у обчисленнях вихідної функції. Четвертий розділ присвячений розробці інформаційної технології прискореного обчислення великих даних для систем розподіленої обробки інформації. Інформаційна технологія базується на розроблених раніше удосконалених методах зменшення апаратних витрат та прискорення обчислення великих даних. Інформаційна технологія ґрунтується на розроблених раніше, удосконалених методах зменшення апаратних витрат та прискорення обчислення великих даних. Додатково, для доповнення технології було розроблено: проєкт обчислювальної системи на основі софтпроцесора, проєкт співпроцесора з драйверами до обчислювальної системи, набір програмних функцій мовою С, які реалізують програмне виконання базових операцій, та засоби тестування для моделі обчислювальних структур. Для автоматизації процесу створення та тестування моделей був реалізований набір скриптів та бібліотека моделей мовою VHDL, яка містить моделі обчислювальних структур. Також було розроблено архітектуру та систему команд функціональної моделі співпроцесора, орієнтованого на виконання операцій у скінченних полях.
The dissertation is devoted to research of actual problems of increase of efficiency of digital computing means of algorithms of coding / decoding of noise - tolerant codes by reduction of complexity of realization at the condition of high speed and big volume of an input data stream, using features and properties of a hardware platform of modern microprocessor technics. In the first section of the dissertation the current state and prospects of acceleration of calculations in modern systems of distributed information processing are analyzed. A special need for accelerators arises in cryptographic systems and noise-tolerant coding systems, where a significant part of all computational transformations over big data are operations in Galois fields. The analysis of the problem of computing acceleration in distributed information processing systems revealed the need to reduce the computational complexity of the basic operations used in technologies to solve the problem of detecting and correcting errors in distributed information processing systems, in particular in modern radio systems. The codes used to correct errors in modern radio communication systems are analyzed, and the main directions of accelerating the encoding / decoding process when using algebraic codes are identified. Based on the analysis, it was determined that the encoding / decoding process is based on the finite field arithmetic apparatus. Thus, simplifying and speeding up the operation in Galois fields should reduce the computational complexity of implementing encoding / decoding procedures for noise-tolerant codes. An analysis of the main methods of calculating operations in Galois fields, found that the priority is to simplify and accelerate the execution of addition operations, as components of multiplication, multiplication and others. Based on the analysis of existing methods of computing operations in Galois fields, it was concluded that modern widely implemented implementations of computing units in finite fields have limitations and shortcomings that lead to reduced use of algebraic codes in solving problems of error detection and correction. performance of specialized computing facilities, taking into account the features and properties of the hardware platform of modern microprocessor technology, the complexity of implementation and speed of which would meet existing requirements and be predicted depending on the bit size of the processed sequences. In the second section of the work is the development of improving the method of acceleration and reduction of hardware costs for the implementation of units of operations on the module, development of structural solutions and modification of algorithms for operations on the module. A method for reducing the hardware costs of the adder per module based on a one-dimensional cascade of structural modules with a homogeneous structure is developed and proposed. This method is based on the introduction into the circuit of through transmission circuits. The effect of implementing this improvement is to reduce the computational complexity, which reduces hardware costs by an average of 10% compared to the existing basic method. An improved method for reducing the computational capacity of the modulator adder model implementation based on a one-dimensional cascade of structural modules is developed and proposed, which, in contrast to the previously proposed, uses structural modules of irregular type. It is established that the modification of the method can be used to reduce the computational complexity in the case of non-critical requirements for the regularity of the computer structure. The use of a modified method reduces the computational complexity, which reduces hardware costs by an average of 50% compared to the existing basic method. A method of increasing the speed of the adder modulo based on a onedimensional cascade of structural modules is developed and proposed, which, unlike the known ones, uses group transfer chains, which allows to increase the speed of operations 8 times compared to the basic method. A modification of the algorithm of multiplication and exponentiation by a variable module is proposed, taking into account the peculiarities of the application of adder models based on one-dimensional cascades of structural modules, in which the value of the lower estimate of time complexity is reduced. The third section proposes a model of computational structures of noise-tolerant codes for performing operations on a variable simple module over high-digit numbers, its implementation and research. The model was created with a focus on adaptation to the elements of the operational computing environment to provide the ability to design the necessary combinations of actuators to perform the same type of arithmetic instructions modulo over high-digit numbers. Also in the section the adaptation of the algorithm for calculating the operation of multiplication and exponentiation modulo taking into account the peculiarities of its construction by the previously proposed method of one-dimensional cascade. The structure of the model and the algorithm of work of the simplified loading of multi-bit operands to blocks of performance of operation on the module are offered. The model was implemented using a structural description using the Xilinx standard resource library in the VHDL hardware description language. The algorithm of operation of the block of the simplified loading of operands is offered. This unit is a control unit without the logic of the choice of operation, as for the study of one particular computer, it is not required, but can have an additional impact on performance. Keep in mind that the contribution of the FSL interface and the simplified load scheme to the values of resources and delays may not have characteristics with a high coefficient of determination, as their implementation uses a behavioral description. The model of computational structures of noise-tolerant codes for performing operations on a variable simple module, like most similar ones, is rarely used as a separate unit, and is usually part of a more complex synchronous system. Thus, the experiments solved the problem of determining the maximum clock frequency at which the developed model can work without errors in the calculations of the original function. The fourth section is devoted to the development of information technology for accelerated computation of large data for distributed information processing systems. Information technology is based on previously developed advanced methods to reduce hardware costs and speed up the calculation of big data. Information technology is based on previously developed, improved methods to reduce hardware costs and speed up the calculation of big data. In addition, to complement the technology, a computer processor-based computer system project, a coprocessor project with computer system drivers, a set of C-program functions that implement software execution of basic operations, and testing tools for the computer structure model were developed. To automate the process of creating and testing models, a set of scripts and a library of models in VHDL, which contains models of computational structures, was implemented. The architecture and command system of the functional model of the coprocessor, focused on performing operations in finite fields, were also developed.

Дисертацію присвячено оцінюванню впливу місцевих опорів на гідравлічну енерговитратність поліетиленових газових мереж. Досліджено і проаналізовано практику проектування газових мереж. Проведені теоретичні та експериментальні дослідження динаміки руху газу терморезисторними з’єднаннями поліетиленових трубопроводів та визначені коефіцієнти їх місцевих опорів. Визначено коефіцієнти еквівалентної довжини залежно від типу та кількості місцевих опорів на 1 км довжини газових мереж. Розроблені рекомендації з удосконалення розрахунків газових мереж із поліетиленових труб, удосконалення конструкції терморезисторних з’єднань та досліджено ефективність їх застосування. Розроблені аналітичні моделі нестаціонарних процесів у газових мережах із поліетиленових труб. Результати дисертаційної роботи відображені у розробленому галузевому керівному документі ВАТ “Укргазпроект” “Комплексна галузева методика розрахунку газових мереж із поліетиленових і сталевих труб”.
Dissertation is devoted to evaluating the impact of local resistance on the hydraulic energy consumption of plastic gas networks. Studied and analyzed the practice of design of gas networks. Theoretical and experimental studies of the dynamics of the gas connections of plastic pipe thermistors and their coefficients of local resistance. A coefficients of equivalent length, depending on the type and number of local resistance on the length of 1 km of gas networks. The recommendations to improve the calculation of the gas network of polyethylene pipes, improving the design thermistor connections and the efficiency of their application. Analytical models dissertation is devoted to evaluating the impact of local hydraulic resistance on the energy consumption of plastic gas networks. Studied and analyzed the practice of design of gas networks. Theoretical and experimental studies of the dynamics of the gas connections of plastic pipe thermistors and their coefficients of local resistance. A coefficients of equivalent length, depending on the type and nümber of local resistance on the length of 1 km of gas networks. The recommendations to improve the calculation of the gas network of polyethylene pipes, improving the design thermistor connections and the efficiency of their application. Analytical models of nonstationary processes in gas networks with polyethylene pipes. The results of the thesis are reflected in the governing document is produced by OAO Ukrgazproekt “Industrial complex method of calculation of gas networks of plastic and steel pipes”.

Станкевич Д. І. Алгоритмізація процесу моделювання задач прийняття рішень з великим числом альтернатив на основі дескриптивних моделей : кваліфікаційна робота магістра спеціальності 113 "Прикладна математика" / наук. керівник Н. О. Кондрат’єва. Запоріжжя : ЗНУ, 2020. 64 с.
UA : Робота викладена на 64 сторінках друкованого тексту, містить 12 рисунків, 3 таблиці, 24 джерела, 1 додаток. Об’єкт дослідження: процес прийняття рішення. Мета роботи: алгоритмізація і розробка програмного продукту, що дозволяє автоматизувати процес прийняття рішень. Метод дослідження: аналітичний. У першому розділі було розглянуто еволюцію теорії прийняття рішень, процес прийняття рішень, схему процесу прийняття рішень, класифікацію задач прийняття рішень, класифікацію методів прийняття рішень. Другий розділ присвячено основним теоретичним відомостям. В ньому висвітлено раціональсть рішень. Розглянуто наступні поведінкові моделі: економічної раціональності, обмеженої раціональності Саймона, соціальну модель та модель евристичних суджень і переваг. Також надано детальний опис основних критеріїв прийняття рішень. Третій розділ описує вибір програмних засобів та мови програмування для реалізації програмного продукту. В ньому описано планування системи і розробка архітектури програми.
EN : The work is presented on 64 pages of printed text, 12 figures, 3 tables, 24 references, 1 supplement. The object of the study is the decision-making process. The purpose of the work is the algorithmization and development of a software product that allows to automate the decision-making process. The research method is analytical. The first section deals with the evolution of decision theory, the decision-making process, the scheme of the decision-making process, the classification of decision-making problems, the classification of decision-making methods. The second section deals with basic theoretical information. It highlights the rationality of decisions. The following behavioral models are considered: Simon's economic rationality, Simon's limited rationality, the social model, and the model of heuristic judgments and preferences. A detailed description of the main decision-making criteria is also provided. The third section describes the choice of software and programming language for implementing the software. It describes system design and application architecture development.