Eastern-European Journal of Enterprise Technologies
Not a member yet
10487 research outputs found
Sort by
Розробка методу керування обчислювальними ресурсами туманного шару мобільного високощільного інтернету речей
No full textThis study considers a process that manages the distribution of computing resources in the fog layer of the mobile high-density Internet of Things. The task addressed is to reduce the load imbalance of fog servers by devising a method for controlling computing resources in the fog layer when processing information flows.
Information flows are formed by intelligent gateways of the mobile high-density Internet of Things, which receive data from the boundary layer. In the process of research, a mathematical model for the process of controlling computing resources in the fog layer was built. Its main difference from existing ones is a module hierarchical structure according to the basic levels of decision-making when managing computing resources.
When constructing the model, the principle of process decomposition into adjacent time intervals was used. Its application made it possible to carry out local optimization of the process of managing computing resources in short time intervals. The mathematical model has made it possible to devise a method for controlling computing resources in the fog layer.
The main difference of this method from existing ones is that the process optimization is carried out according to the area of the relative deviation from the balanced load in the time interval under study. In addition, a two-stage algorithm for distributing tasks of free fog devices across fog layer servers is also used. That made it possible to reduce the time for finding an approximate solution for distributing computing resources of fog servers by up to 50%.
The research results can be attributed to the combined use of the simulated annealing algorithm and the genetic algorithm. The method is effective when the load on the fog layer is from 20% to 70% of the maximum possible loadОб’єктом дослідження є процес керування розподілом обчислювального ресурсу туманного шару мобільного високощільного Інтернету речей. Вирішувалась проблема зменшення дисбалансу завантаження туманних серверів за рахунок розробки методу керування обчислювальними ресурсами туманного шару при обробці інформаційних потоків. Інформаційні потоки формуються інтелектуальними шлюзами мобільного високощільного Інтернету речей, які приймають дані з граничного шару. В процесі проведення досліджень розроблена математична модель процесу керування обчислювальними ресурсами туманного шару. Головна відмінність даної моделі від існуючих – блочна ієрархічна структура по базових рівнях прийняття рішень при керуванні обчислювальними ресурсами. При розробці моделі використаний принцип декомпозиції процесу по суміжних часових інтервалах. Його застосування дозволило провести локальну оптимізацію процесу керування обчислювальними ресурсами на коротких часових інтервалах. Дана математична модель дозволила розробити метод керування обчислювальними ресурсами туманного шару. Головна відмінність даного методу від існуючих – оптимізація процесу проводиться за показником площі відносного відхилення від збалансованого завантаження на часовому інтервалі, що досліджується. Також використовується двоетапний алгоритм розподілу завдань вільних туманних пристроїв по серверах туманного шару. Це дозволило скоротити час пошуку наближеного рішення щодо розподілу обчислювальних ресурсів туманних серверів до 50%. Отримані результати дослідження можна пояснити сумісним застосуванням алгоритму імітації відпалу та генетичного алгоритму. Метод є ефективним при навантаженні на туманний шар від 20 до 70% максимально можливого навантаженн
Покращення продовольчої безпеки у провінції Східна Ява завдяки динамічному моделюванню доступності бройлерів
No full textThis study models the broiler chicken supply chain in East Java Province using a dynamic system modeling approach to improve food security. The research focuses on the broiler chicken supply chain system, which, despite increasing production, still faces challenges of availability and price volatility. The main problem addressed is the lack of dynamic model capable of capturing the complex and non-linear relationships within this system, which hinders the development of proactive strategic insights.
The dynamic model was successfully validated with a high degree of accuracy, with the E1 error value being less than 2.59% and E2 less than 2.09%. Simulation results demonstrate that the adoption of industrial technology has a significant and measurable impact. The automated cage technology (closed-house) scenario can increase average production by 5.5% in the long term, with projected production reaching 633,684 tons by 2034. This is explained by a decrease in mortality rates from 4–5% to 2–3%, which creates a positive reinforcing loop. Meanwhile, the big data scenario can increase the accuracy of demand predictions by 3.7%, enabling better and more stable supply adjustments and consequently reducing the gap between production and consumption.
The key advantage of these findings is their ability to predict long-term system behavior and integrate the cumulative impact of technological changes, a feature that conventional static methods lack. The solution can be used by policymakers and industry players to design proactive, data-driven strategies. The results can be applied to formulate investment policies, resource allocation, and supply chain management strategies to ensure a stable supply of animal protein in East Java, directly contributing to the achievement of sustainable food security goalsЦе дослідження моделює ланцюг поставок бройлерних курчат у провінції Східна Ява, використовуючи динамічний системний підхід для покращення продовольчої безпеки. Дослідження зосереджено на системі ланцюга поставок бройлерних курчат, яка, незважаючи на зростання виробництва, все ще стикається з проблемами доступності та волатильності цін. Основною проблемою, що розглядається, є відсутність динамічної моделі, здатної враховувати складні та нелінійні взаємозв'язки в цій системі, що перешкоджає розвитку проактивних стратегічних ідей.
Динамічну модель було успішно валідовано з високим ступенем точності, при цьому значення похибки E1 становило менше 2,59%, а E2 – менше 2,09%. Результати моделювання показують, що впровадження промислових технологій має значний та вимірюваний вплив. Сценарій автоматизованої кліткової технології (закритого пташника) може збільшити середнє виробництво на 5,5% у довгостроковій перспективі, а прогнозоване виробництво досягне 633 684 тон до 2034 року. Це пояснюється зниженням рівня смертності з 4–5% до 2–3%, що створює позитивний підкріплювальний цикл. Тим часом, сценарій великих даних може підвищити точність прогнозів попиту на 3,7%, що дозволить краще та стабільніше коригувати постачання та, як наслідок, зменшити розрив між виробництвом та споживанням.
Ключовою перевагою цих висновків є їхня здатність прогнозувати довгострокову поведінку системи та інтегрувати кумулятивний вплив технологічних змін, що є функцією, якої бракує традиційним статичним методам. Це рішення може бути використане політиками та учасниками галузі для розробки проактивних стратегій, заснованих на даних. Результати можуть бути застосовані для формулювання інвестиційної політики, розподілу ресурсів та стратегій управління ланцюгом поставок, щоб забезпечити стабільне постачання тваринного білка у Східній Яві, що безпосередньо сприятиме досягненню цілей сталого продовольчого забезпечення
Визначення впливу похибок прогнозування та уподобань щодо гнучкості в системах підтримки прийняття рішень для оптимального добового операційного планування просʼюмерів
No full textThe object of the study is operational planning in decision support systems (DSSs) for prosumers. The study addresses a lack of explicit flexibility modeling in DSSs and a limited understanding of how forecast quality impacts planning results.
A novel control module for short-term planning of flexible energy demand and battery dispatch in prosumers is presented. The proposed solution improves prosumers’ information support by integrating consumption and generation forecasts, user-defined flexibility preferences, and battery constraints to reduce operational costs and increase profit from energy sales via optimal planning. Unlike methods that obscure decision logic, the module enables explicit flexibility modeling, enhancing transparency and better reflecting individual behaviors. Validation using real-world data across diverse prosumer segments confirms the module’s robustness and effectiveness in achieving cost savings.
The module maintained positive cost improvements under realistic and extreme forecast errors (up to 75%) across most flexibility settings, with performance influenced by forecast accuracy and flexibility configuration. A linear dependency was found between forecast error and cost savings. In rare edge cases – very low flexibility and high forecast error – the control plans led to underperformance. Increasing flexibility relaxes accuracy requirements, highlighting an important trade-off. Higher flexibility led to stronger initial performance but faster degradation as forecast errors increased. Lower flexibility setups declined more slowly but were more prone to underperformance in edge conditions.
These findings offer practical insights into flexibility modeling and forecast error tolerance, enabling improved planning and control design for prosumersОб'єкт дослідження – оперативне планування в системах підтримки прийняття рішень (СППР) для просʼюмерів. Розглядається проблема відсутності чіткого моделювання гнучкості поведінки та обмеженого розуміння впливу якості прогнозів на результати планування.
У роботі представлено модуль для короткострокового планування енергоспоживання та використання акумуляторів прос’юмерами. Запропоноване рішення вдосконалює інформаційну підтримку прос’юмерів, за рахунок поєднання прогнозування споживання та генерації, заданих користувачем параметрів гнучкості та обмежень на роботу батарей з метою зниження витрат і збільшення прибутку від продажу електроенергії. Цей модуль дозволяє явно моделювати гнучкість, підвищуючи прозорість та краще відображає індивідуальну поведінку. Валідація на реальних даних із різних сегментів прос’юмерів підтвердила його ефективність та універсальність для економії коштів.
Модуль дозволяє знизити витрати за реалістичних та екстремальних похибок прогнозування (до 75%) у більшості конфігурацій гнучкості. Загальна ефективність залежала від точності прогнозу та налаштувань гнучкості. Виявлено лінійну залежність між похибкою прогнозу та рівнем економії. У граничних випадках – при дуже низькій гнучкості та високій похибці прогнозу – планування ставало менш ефективним, що знижувало загальну економію. Збільшення гнучкості послаблює вимоги до точності прогнозу, що підкреслює важливий компроміс в плануванні. Вища гнучкість призводила до кращих початкових результатів, але швидшого погіршення зі зростанням похибки прогнозу. СППР з меншою гнучкістю демонстрували повільніше погіршення показників, проте були більш вразливими в граничних сценаріях.
Отримані результати мають практичне значення для вдосконалення процесів планування в СППР для прос’юмері
Розробка моделі аналізу та розділення службового і корисного трафіку у кіберфізичних системах
No full textThe object of the study is the processes of formation, transmission and processing of service and useful traffic in cyber-physical systems of Smart Manufacturing Ecosystem multi-level architecture type, vulnerable to cyberattacks aimed at compromising control data, authentication and coordination. In modern computer networks, service traffic determines the stability and security of the infrastructure, since any distortion or interception of service traffic can lead to disruption of the system as a whole. In smart systems, industrial Internet of Things and critical infrastructure, the volume of service messages reaches significant scales, because it is they that support the synchronism of thousands of systems in real time.
The paper investigates the problem of protecting service traffic in Smart Manufacturing Ecosystem cyber-physical systems. A mathematical model of service and useful traffic segmentation is proposed, which takes into account the criteria of stability (access segmentation, integrity and authenticity control) and security (probability of compromise, channel criticality, level of trust in the transmission medium). To construct an integral risk indicator, the convolution method is used, which allows combining different types of parameters and determining the feasibility of dividing traffic for target analysis. The study was conducted using industrial protocols Modbus, DNP3, OPC UA, MQTT and HTTP, which are widely used in production networks. It was shown that the use of the model allows reducing the integral risk of attacks on service traffic by an average of 15–20% compared to approaches without segmentation. The developed model forms a scientific basis for creating methods and practical cyber protection solutions that ensure increased resilience of the Smart Manufacturing infrastructure and are able to withstand current and future challenges in the field of cybersecurityОб’єктом дослідження є процеси формування, передачі й обробки службового та корисного трафіку в кіберфізичних системах Smart Manufacturing Ecosystem багаторівневої архітектури, вразливих до кібератак, спрямованих на компрометацію управлінських даних, автентифікації й координації. У сучасних комп’ютерних мережах службовий трафік визначає стабільність і безпеку інфраструктури, оскільки будь-яке спотворення або перехоплення службового трафіку може призвести до порушення роботи системи загалом. У смарт-системах, промисловому інтернеті речей та критичній інфраструктурі обсяг службових повідомлень сягає значних масштабів, адже саме вони підтримують синхронність роботи тисяч систем у режимі реального часу.
У роботі досліджено проблему захисту службового трафіку в кіберфізичних системах Smart Manufacturing Ecosystem. Запропоновано математичну модель сегментації службового та корисного трафіку, яка враховує критерії стійкості (сегментація доступу, контроль цілісності та автентичності) і безпеки (ймовірність компрометації, критичність каналу, рівень довіри до середовища передачі). Для побудови інтегрального показника ризику використано метод згорток, що дозволяє поєднати різнотипні параметри та визначати доцільність розділення трафіку для цільового аналізу. Дослідження виконано на прикладі промислових протоколів Modbus, DNP3, OPC UA, MQTT та HTTP, що широко застосовуються у виробничих мережах. Показано, що застосування моделі дозволяє знизити інтегральний ризик атак на службовий трафік у середньому на 15–20% порівняно з підходами без сегментації. Розроблена модель формує наукове підґрунтя для створення методів і практичних рішень кіберзахисту, які забезпечують підвищення стійкості інфраструктури Smart Manufacturing та здатні протистояти сучасним і майбутнім викликам у сфері кібербезпек
Визначення можливості використання біогазових технологій для впровадження енергозбережних систем мікроклімату
No full textThe object of this study is the greenhouse gas (GHG) emissions generated in livestock farming, primarily methane (CH4) from enteric fermentation and nitrous oxide (N2O) from manure management processes. The problem under study is the lack of instrumental methods and national programs for measuring and reducing emissions from confined animals, which results in excessive methane release and inefficient manure utilization.
Based on inventory data, the results show that annual agricultural emissions amount to 20,982.25 thousand tons of CO2-eq. methane (58% of agricultural GHGs) and 15,239.72 thousand tons of CO2-eq. nitrous oxide (42%), with a total of 319.547 million tons of CO2, 2.313 million tons of CH4, and 0.058 million tons of N2O released in 2018. Interpretation of these results confirms that improper manure storage, outdated technologies, and the absence of biogas recovery systems are the main contributors to elevated GHG emissions worldwide.
The distinctive feature of this research is the development of autonomous climate-friendly bioenergy systems equipped with solar collectors and bioreactors that convert animal waste into biogas and organic fertilizer. This innovative technological solution not only explains the mechanisms of emission reduction but also demonstrates how livestock enterprises can generate renewable thermal and electrical energy, covering up to 80–85% of their total energy demand. The practical significance of the study lies in demonstrating how the integration of such biogas technologies can improve environmental safety, reduce dependence on fossil fuels, enhance long-term energy resilience, and promote sustainable agricultural development on a global scaleОб'єктом цього дослідження є викиди парникових газів (ПГ), що утворюються у тваринництві, головним чином метану (CH4) внаслідок кишкової ферментації та закису азоту (N2O) внаслідок процесів управління гноєм. Проблема, що досліджується, полягає в відсутності інструментальних методів та національних програм для вимірювання та скорочення викидів від тварин, що утримуються в обмеженому просторі, що призводить до надмірного викиду метану та неефективного використання гною.
На основі даних інвентаризації результати показують, що щорічні викиди від сільського господарства становлять 20 982,25 тис. тон CO2-екв. метану (58% від сільськогосподарських ПГ) та 15 239,72 тис. тон CO2-екв. закису азоту (42%), із загальною кількістю викидів 319,547 млн тон CO2, 2,313 млн тон CH4 та 0,058 млн тон N2O у 2018 році. Інтерпретація цих результатів підтверджує, що неправильне зберігання гною, застарілі технології та відсутність систем рекуперації біогазу є основними факторами, що сприяють підвищенню викидів ПГ у всьому світі.
Відмінною особливістю цього дослідження є розробка автономних кліматично чистих біоенергетичних систем, оснащених сонячними колекторами та біореакторами, які перетворюють відходи тваринного походження на біогаз та органічні добрива. Це інноваційне технологічне рішення не лише пояснює механізми скорочення викидів, але й демонструє, як тваринницькі підприємства можуть генерувати відновлювану теплову та електричну енергію, покриваючи до 80–85% своїх загальних потреб в енергії.
Практичне значення дослідження полягає в демонстрації того, як інтеграція таких біогазових технологій може покращити екологічну безпеку, зменшити залежність від викопного палива, підвищити довгострокову енергетичну стійкість та сприяти сталому розвитку сільського господарства в глобальному масштаб
Удосконалення методу визначення просторових параметрів математичної моделі розподіленої автоматизованої інформаційно-вимірювальної системи оперативного контролю якості залізорудної сировини
No full textThis study investigates processes of irradiating iron ore raw materials by a source of low-energy gamma quanta and registering radiation scattered as a result of the Compton effect, as well as parameters of the irradiation geometry. This work addressed the task of improving the accuracy of existing nuclear-physical methods of control over the quality of iron ore raw materials, which make it possible to promptly determine the material composition of the crushed rock mass.
The results essentially indicate that when using a centrally shifted irradiation geometry, the sensitivity of registration of the integral backscatter flux increases compared to the side and central irradiation geometries. This is attributed to improved visibility conditions of the detector, and the formation of a scattering angle close to the optimal.
The constructed mathematical model has made it possible to identify the main geometric parameters for the system of operational control over the quality of iron ore raw materials. A formula has been derived that connects the basic parameters in the system of operational control over iron content in ore with the use of centrally shifted irradiation geometry.
The studies demonstrated changes in the sensitivity of the registration of the integral backscatter flux when changing the vertical location of the gamma-ray source. The results revealed a maximum sensitivity with a value of 6.08·10-7 at a minimum distance of the radiation source from the single crystal and a distance of 110 mm from the irradiated surface. The value of the correlation coefficient between the model and experimental data is 0.981.
The findings could be practically applied to improve the accuracy of methods for operational control over the content of a usable component in iron-containing ores under industrial conditions at ferrous metallurgy enterprisesОб'єктом дослідження є процеси опромінення залізорудної сировини джерелом низькоенергетичних гамма-квантів, реєстрації розсіяного в результаті комптон-ефекту випромінювання, а також параметри геометрії опромінення. В роботі досліджувалась проблема підвищення точності існуючих ядерно-фізичних методів контролю якості залізорудної сировини, що дозволяють оперативно визначати речовинний склад подрібненої гірської маси. Суть одержаних результатів полягає в тому, що при використанні центрально-зміщеної геометрії опромінення підвищується чутливість реєстрації інтегрального потоку зворотного розсіювання порівняно з бічною та центральною геометріями опромінення. Це пояснюється покращенням умов видимості детектора та формуванням кута розсіювання, близького до оптимального. Розроблена математична модель дозволила виділити основні геометричні параметри системи оперативного контролю якості залізорудної сировини. Отримано формулу, яка зв'язує основні параметри системи оперативного контролю вмісту заліза в руді з використанням центрально-зміщеної геометрії опромінення. Дослідження продемонстрували зміни чутливості реєстрації інтегрального потоку зворотного розсіювання при зміні вертикального розташування джерела гамма-квантів. Отримані результати демонструють максимум чутливості зі значенням 6.08*10-7 при мінімумі відстані джерела випромінювання від монокристалу і відстані 110 мм від поверхні, що опромінюється. Значення коефіцієнта кореляції між модельними та експериментальними даними становить 0,981. Практичне використання отриманих результатів полягає у підвищенні точності методів оперативного контролю вмісту корисного компонента в залізовмісних рудах у виробничих умовах на підприємствах чорної металургі
Розробка методу оцінки складних організаційно-технічних систем з використанням нейро-нечітких експертних систем
No full textComplex organizational and technical systems are the object of research. The problem that is solved in the study is an increase in the efficiency of the assessment of the process of operation of complex organizational and technical systems (OTS) while maintaining a given level of reliability. A method of evaluating complex organizational and technical systems using neuro-fuzzy expert systems was developed. The originality of the research is:
– in full coverage of critical events occurring during the OTS operation. This is achieved due to the use of the Dempster-Schafer theory, which achieves the completeness of the assessment of the entire spectrum of critical events in the OTS;
– in a comprehensive description of the process of OTS operation. This makes it possible to increase the accuracy of OTS modeling for subsequent management decisions;
– in the ability to carry out initial adjustment of OTS knowledge bases using an improved genetic algorithm. This allows to reduce the computational complexity during the further formation of the OTS knowledge base by reducing the metric of rule formation in the OTS knowledge base;
– in the ability to model the nature of the development of atypical events in the OTS due to the use of time series, which achieves the possibility of developing preventive measures to minimize the impact of the specified events on the process of OTS operation;
– in the gradual reduction of the metric of the formation of the knowledge base about the states of OTS, due to the training of agents of the improved genetic algorithm. This allows to reduce the number of computing resources of the subsystem for assessing the state of OTS operation;
The proposed method provides an increase in efficiency by an average of 23%, while ensuring high convergence of the obtained results at the level of 93.17%, which is confirmed by the results of a numerical experimentОб’єктом дослідження є складні організаційно-технічні системи. Проблема, яка вирішується в дослідженні, є підвищення оперативності оцінки процесу функціонування складних організаційно-технічних систем (ОТС) при збереженні заданого рівня достовірності. Проведено розробку методу оцінки складних організаційно-технічних систем з використанням нейро-нечітких експертних систем. Оригінальність дослідження полягає:
– у повному охопленні критичних подій, що відбуваються при функціонуванні ОТС. Зазначене досягається за рахунок використання теорії Демпстера-Шафера, чим досягається повнота оцінки усього спектру критичних подій в ОТС;
– у комплексному описі процесу функціонування ОТС. Зазначене дозволяє підвищити точність моделювання ОТС для прийняття послідуючих управлінських рішень;
– у можливості провести первинне налаштування баз знань ОТС за допомогою удосконаленого генетичного алгоритму. Зазначене дозволяє зменшити обчислювальну складність при подальшому формуванні бази знань ОТС за рахунок скорочення метрики формування правил в базі знань ОТС;
– у можливості моделювати характер розвитку нетипових подій в ОТС за рахунок використання часових рядів, чим досягається можливість вироблення превентивних заходів по мінімізації впливу зазначених подій на процес функціонування ОТС;
– в поступовому скороченні метрики формування бази знань про стани ОТС, за рахунок навчання агентів удосконаленого генетичного алгоритму. Зазначене дозволяє зменшити кількість обчислювальних ресурсів підсистеми оцінки стану функціонування ОТС;
Запропонований метод забезпечує підвищення оперативності в середньому на 23%, при забезпеченні високої збіжності отриманих результатів на рівні 93.17%, що підтверджується результатами чисельного експеримент
Визначення впливу модифікації задньої крайки лопаті турбіни вітрогенератора на аеродинамічний шум
No full textThis study investigates acoustic processes that occur during the flow of air around the blade segment of a wind turbine. The issue of aerodynamic noise generated by wind turbines is one of the factors that hinders the widespread implementation of wind turbines. Noise reduction is possible by changing the design of the turbine blade to influence the aerodynamic processes during the flow of air around it.
This paper reports an experimental study on the possibility of reducing the aerodynamic noise of wind turbines by modifying the trailing edge of the blade. An original methodology of acoustic experiments in an anechoic chamber is described; the results of experimental studies are given.
Two different modifications of serrated trailing edges of the blade with the NACA0012 aerodynamic profile have been considered: a flat serrated edge and a three-dimensional serrated edge. The results from aerodynamic noise measurements of the prototypes of the blade segments were compared with the noise from the basic original sample. Acoustic measurements were carried out in the range of flow speeds: 7.5–20 m/s and angles of attack 0–15°.
The results demonstrated that both configurations of the serrated trailing edge make it possible to reduce the level of aerodynamic noise compared to the base segment. It was found that the noise reduction occurs at relatively small angles of attack (0–5°) and moderate flow speeds (up to 15 m/s). In the specified range of parameters, the reduction of aerodynamic noise occurred due to a decrease in the sound pressure level in a certain frequency range by up to 4 dB. The segment with flat serrations turned out to be somewhat more effective in terms of noise reduction in the low-frequency range.
Results of this work could be used when designing new generation wind energy systems with reduced noise levels, as well as other aerodynamic devices.Об’єктом дослідження є акустичні процеси, що виникають під час обтікання потоком повітря сегмента лопаті турбіни вітроенергетичної установки. Проблема аеродинамічного шуму, що генерується вітряними турбінами, є одним з факторів, що стримує широке впровадження вітрогенераторів. Зменшення шуму можливо за рахунок зміни дизайну лопаті турбіни для впливу на аеродинамічні процеси під час обтікання потоком повітря. Роботу присвячено експериментальному дослідженню можливості зменшення аеродинамічного шуму вітрових турбін за рахунок модифікацій задньої крайки лопаті. Представлено оригінальну методику акустичного експерименту в безлунній кімнаті та подано результати експериментальних досліджень. Розглянуто дві різні модифікації зазубрених задніх крайок лопаті з аеродинамічним профілем NACA0012: плоску зазубрену крайку, та об’ємну зазубрену крайку. Результати вимірювань аеродинамічного шуму дослідних зразків сегментів лопатей порівнювалися з шумом базового оригінального зразка. Акустичні вимірювання проводилися в діапазоні швидкостей потоку: 7,5 м/с–20 м/с та кутів атаки 0°–15°. Результати досліджень продемонстрували, що обидві конфігурації зазубреної задньої крайки дозволяють знизити рівень аеродинамічного шуму порівняно з базовим сегментом. З’ясовано, що зниження шуму відбувається за відносно малих кутів атаки (0°–5°) та помірних швидкостей потоку (до 15 м/с). У зазначеному діапазоні параметрів зменшення аеродинамічного шуму відбувалося за рахунок зниження рівня звукового тиску в певному частотному діапазоні на величину до 4 дБ. Сегмент із пласкими зазубринами виявився дещо ефективнішим з точки зору зниження шуму в низькочастотному діапазоні. Результати роботи можуть бути використані під час проєктування вітроенергетичних систем нового покоління зі зниженим рівнем шуму та інших аеродинамічних пристрої
Розроблення підходу до розрахунку і оптимізації надзвукового сопла для холодного газодинамічного напилювання
No full textThis work investigates the process of powder particle acceleration in a supersonic nozzle for cold gas-dynamic spraying (CGS). The task addressed in the study is predetermined by the lack of established patterns in the comprehensive influence of gas parameters and nozzle geometry on the speed of powder particles at the nozzle outlet, which complicates predicting and controlling the spraying process.
A new approach to the design of nozzles for CGS has been proposed and implemented, which allows for targeted optimization of their geometric parameters taking into account the gas parameters at the nozzle inlet. The approach is based on a combination of analytical modeling (isentropic model, particle acceleration model), methods of statistical planning and analysis of experiments (central compositional design, construction of regression equations), and multifactor optimization of nozzle geometry.
Regularities have been established between the velocity of aluminum particles with a size of 25 μm at the nozzle outlet and the gas parameters: stagnation pressure 0.8–2.5 MPa and stagnation temperature 300–700°C. The calculations also took into account the influence of the nozzle geometry: critical diameter 1.0–3.0 mm, outlet diameter 5.0–10.0 mm, length of the expansion section 80–150 mm. The resulting nozzle and spraying mode ensure that the particles achieve a velocity at the outlet of 596 m/s, which exceeds the required minimum of 550 m/s, at an air flow rate of 1.0 m3/min.
The proposed approach could be applied to designing new nozzles for mobile and stationary CGS installations operating on compressed air, nitrogen, or helium with a pressure of 0.6 to 4.0 MPa; in particular, for spraying protective and restorative coatings under conditions of limited gas flow. The results lay out the foundation for developing a software tool or an automated system for designing nozzles for CGS in a wide range of initial gas and powder parametersОб’єктом дослідження є процес прискорення частинок порошку в надзвуковому соплі для холодного газодинамічного напилювання (ХГН). Проблемою, на вирішення якої було спрямовано дослідження, є відсутність встановлених закономірностей комплексного впливу параметрів газу та геометрії сопла на швидкість частинок порошку на виході з сопла, що ускладнює прогнозування та керування процесом напилювання.
Запропоновано та реалізовано новий підхід до проєктування сопел для ХГН, який дає змогу цілеспрямовано оптимізувати їх геометричні параметри з урахуванням параметрів газу на вході в сопло. Підхід базується на поєднанні аналітичного моделювання (ізоентропічна модель, модель прискорення частинок), методів статистичного планування та аналізу експериментів (центральний композиційний план, побудова рівнянь регресії) і багатофакторної оптимізації геометрії сопла. Встановлено закономірності між швидкістю частинок алюмінію розміром 25 мкм на виході з сопла і параметрами газу: тиск гальмування 0,8–2,5 МПа і температура гальмування 300–700 °C. Також в розрахунках враховано вплив геометрії сопла: критичний діаметр 1,0–3,0 мм, вихідний діаметр 5,0–10,0 мм, довжина розширювальної ділянки 80–150 мм. Отримане сопло та режим напилювання забезпечують досягнення частинками швидкості на виході 596 м/с, що перевищує необхідний мінімум 550 м/с, при витраті повітря 1,0 м³/хв. Запропонований підхід може бути застосований для проєктування нових сопел для мобільних і стаціонарних установок ХГН, що працюють на стисненому повітрі, азоті або гелії з тиском від 0,6 до 4,0 МПа, зокрема для напилювання захисних і відновлювальних покриттів в умовах обмеженої витрати газу. Отримані результати створюють основу для розроблення програмного інструмента або автоматизованої системи проєктування сопел для ХГН в широкому діапазоні початкових параметрів газу та порошк
Встановлення закономірностей формування властивостей вогнестійких біокомпозитів на основі гібридного вяжучого
No full textThe process that forms the properties of fire-resistant biocomposites based on wood sawdust and a binder from a mixture of gypsum and an intumescent coating based on PVA dispersion has been investigated. The task addressed is to ensure the stability of biocomposites based on a gypsum binder to changes under operating conditions. This is important since the production of biocomposites from renewable sources for construction is relevant.
It has been proven that when thermally exposed to the biocomposite samples, no ignition occurred, the maximum temperature of the flue gases was about 84°C. When using a gypsum binder, a non-combustible structure was formed on the surface of the biocomposite, which prevented the sample from igniting. For a biocomposite based on a binder from a mixture of gypsum and an intumescent coating based on PVA dispersion (hybrid binder), charring of the sample surface is characteristic, which prevents its ignition.
In addition, the results of determining the process of wetting biocomposites with test liquids showed that the obtained solids belong to hydrophilic materials with high water wettability. Analysis of the results of experiments on water absorption of biocomposites reveals that the maximum mass gain of the biocomposite on gypsum binder under the influence of moisture was almost 27% and the main increase in moisture occurred in the first 5 days of exposure. The mass gain of the biocomposite samples on hybrid binder was less than 10% due to the formation of a shell on the surface of sawdust. The value of the compressive strength of biocomposites showed that the sample formed on gypsum binder is significantly fragile. However, for the biocomposite formed on hybrid binder, the ultimate strength is 1.88 MPa, which is provided by the adhesive properties of the intumescent coating.
Thus, there are grounds to argue about the possibility to effectively design operationally stable biocomposites for constructionОб’єктом досліджень є процес формування властивостей вогнестійких біокомпозитів на основі деревної тирси і в’яжучому із суміші гіпсу та інтумесцентного покриття на основі ПВА-дисперсії. Проблема, яка досліджувалась, полягає у забезпеченні стійкості біокомпозитів на основі гіпсового в’яжучого до зміни умов експлуатації. Це важливо, оскільки виробництво біокомпозитів з відновлюваних джерел для будівництва, є актуальним. Доведено, що при термічній дії на зразки біокомпозитів займання не відбулося, максимальна температура димових газів склала близько 84°C. При застосування гіпсового в’яжучого на поверхні біокомпозиту утворилася негорюча структура, яка запобігла займанню зразка. Для біокомпозиту на в’яжучому з суміші гіпсу та інтумесцентного покриття на основі ПВА-дисперсії (гібридне в’яжуче) характерне утворення обвуглювання поверхні зразка, що запобігає його займанню. Окрім того, за результатами визначення процесу змочування біокомпозитів тестовими рідинами встановлено, що отримані тверді тіла відносяться до гідрофільних матеріалів, що мають високу змочуваність водою. Аналіз результатів експериментів з водопоглинання біокомпозитів показує, що максимальний приріс маси біокомпозиту на гіпсовому в’яжучому при дії вологи склав майже 27% і основний приріст вологи наступив у перші 5 діб експозиції. Приріст маси зразків біокомпозиту на гібридному в’яжучому становив менше 10% за рахунок утворення оболонки на поверхні тирси. Значення міцності біокомпозитів до стиску засвідчило, що зразок, сформований на гіпсовому в’яжучому, є значно крихким. Проте, для біокомпозиту, сформованого на гібридному в’яжучому, межа міцності складає 1,88 МПа, яка забезпечується клейовими властивостями інтумесцентного покриття. Таким чином, є підстави стверджувати про можливість ефективного створення експлуатаційно стійких біокомпозитів для будівництв