ro en

Электронный журнал №2(66)2025

"ПРОБЛЕМЫ РЕГИОНАЛЬНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (https://doi.org/10.52254/1857-0070.2025.2-66)"

СОДЕРЖАНИЕ

1	Повышение эффективности энергоустановки с двигателем внутреннего сгорания путем применения твердооксидного топливного элемента Авторы: 1Митрофанов А. С., 1Проскурин А. Ю., 2Конг В. 1Национальный университет кораблестроения имени адмирала Макарова, Николаев, Украина, 2Университет науки и технологий Цзянсу Чжэньцзян, Цзянсу, Китай
	Аннотация: В статье рассмотрена возможность применения твердооксидного топливного элемента в составе энергетической установки с двигателем внутреннего сгорания, работающим на биоэтаноле с термохимической утилизацией тепла отходящих газов. Основной целью исследования является определение эффективности энергопреобразования в энергетических установках с глубокой утилизацией тепла отходящих газов. Для достижения цели поставлены следующие задачи: на базе экспериментальных исследований двигателя с искровым зажиганием, работающего на биоэтаноле определить параметры процесса получение синтез-газа термохимическим преобразованием; теоретически исследовать эффективность применения твердооксидного топливного элемента в комплексе с реактором термохимической конверсии биоэтанола. В процессе исследований были подробно рассмотрены различные режимы работы двигателя, а также проведен детальный анализ температуры отходящих газов и синтез-газа, полученного в реакторе конверсии. Наиболее существенным результатом является получение вольтамперной характеристики твердооксидного топливного элемента и установление возможной величины утилизации тепла отходящих газов двигателя внутреннего сгорания за счёт глубокой утилизации. Установлено, что температура синтез-газа достаточна для эффективной работы топливного элемента без необходимости дополнительного подогрева, что является важным фактором повышения общей энергетической эффективности системы. Значимость полученных результатов состоит в теоретическом и экспериментальном обосновании эффективного энергопреобразования синтез-газа в твердооксидном топливном элементе с достижением высокого термодинамического КПД элемента (0,95...0,75). Предложенная схема энергетической установки на базе ДВС, работающей на биоэтаноле с термохимической утилизацией тепла отходящих газов, позволяет увеличить общую мощность энергоустановки на 6,5 %, что способствует снижению расхода топлива и повышению экологичности. Полученные результаты исследований могут быть использованы при проектировании и конструировании высокоэффективных энергетических установок с двигателями внутреннего сгорания различного целевого назначения, включая стационарные и транспортные применения, что демонстрирует широкие перспективы их использования.
	Ключевые слова: твердооксидный топливный элемент, двигатель внутреннего сгорания, энергетическая установка, альтернативное топливо, синтез-газ, утилизация тепла. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2025.2-66.01
2	Механическая мощность асинхронных двигателей при несинусоидальном питании Авторы: 1Ковалев В.Н., 2Ковалева Ю.В. 1 Национальный аэрокосмический университет «Харьковский авиационный институт»
	Аннотация: При питании асинхронных двигателей от полупроводниковых преобразователей напряжения и частоты крутящего момента на валу создается первой гармоникой тока, а высшие гармоники тока лишь создают потери в обмотке статора. Поэтому при номинальной механической нагрузке двигателя потребление электрической мощности превышает номинальное значение, и двигатель перегревается. Для обеспечения номинального температурного режима необходимо уменьшать механическую нагрузку двигателя относительно номинальной. Целью работы является разработка методики определения допустимой механической нагрузки асинхронных двигателей при несинусоидальных токах. Для достижения поставленной цели необходимо определить влияние на механическую мощность двигателя высших гармоник тока, действующие значения которых зависят от параметров управления полупроводниковыми преобразователями напряжения и частоты. Для количественной оценки их влияния на механическую мощность предложено в качестве обобщенного параметра использовать коэффициент гармоник тока, как отношение суммы действующих значений высших гармоник тока к действующему значению первой гармоники. В результате исследований получено выражение для расчета коэффициента допустимой механической нагрузки двигателя относительно номинального значения с учетом коэффициента гармоник тока. Методика определения допустимой механической нагрузки асинхронных двигателей при несинусоидальном питании заключается в следующем: на компьютерной модели асинхронного электропривода с полупроводниковыми преобразователями напряжения или частоты для заданных параметров управления определить коэффициент гармоник тока статора, коэффициент допустимой механической нагрузки относительно номинальной и численное значение допустимой механической нагрузки на валу. Научная новизна: впервые получено аналитическое выражение для определения коэффициента допустимой механической нагрузки асинхронных двигателей при питании от полупроводниковых преобразователей напряжения и частоты с использованием коэффициента гармоник тока. Практическая значимость: предложенная методика позволяет проверить выбранный асинхронный двигатель на нагрев при питании от полупроводниковых преобразователей напряжения и частоты для заданной механической мощности рабочего механизма.
	Ключевые слова: асинхронный двигатель, несинусоидальный ток, коэффициент гармоник, допустимая механическая нагрузка. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2025.2-66.02
3	Интегрированная система возобновляемой энергетики с использованием повышающего преобразователя с высоким коэффициентом усиления и модифицированным контроллером, оптимизированным методом Гепарда Авторы: Шарда П., Химаншу С., Пал Р.К. Университет Медикапс, Индоре, Мадхия Прадеш, Индия
	Аннотация: В этом исследовании представлена инновационная стратегия по стимулированию внедрения электромобилей (ЭМ) при одновременном сокращении выбросов парниковых газов. Устранение основного ограничения ЭМ — их зависимости от накопления энергии — влечет за собой интеграцию высокопроизводительного бесщеточного двигателя постоянного тока (BLDC), известного своим быстрым динамическим откликом и эффективностью. Основная цель исследования — объединить фотоэлектрическую (PV) генерацию энергии с двунаправленным сетевым соединением для эффективного питания двигателя BLDC. Эта цель достигается путем внедрения преобразователя с высоким коэффициентом усиления (HGIBC) для повышения коэффициента усиления напряжения и системной адаптивности фотоэлектрической системы. Новый пропорционально-интегральный (ПИ) контроллер на основе модифицированной оптимизации Cheetah (MCO) обеспечивает точную генерацию управляющего сигнала для преобразователя. Подача переменного тока на двигатель осуществляется с помощью 3-фазного инвертора напряжения (VSI), а регулировка скорости осуществляется с помощью ПИ-контроллера. Одновременно двунаправленная однофазная сеть, дополненная адаптивным ПИ-регулятором и аккумуляторной системой с двунаправленным преобразователем, распределяет электропитание на двигатель BLDC, питаемый EV, при недостаточном электропитании от фотоэлектрической системы из-за ее экологических изменений. Более того, для подтверждения важности предлагаемой системы используется MATLAB/Simulink. Наиболее важными результатами являются то, что предлагаемый HGIBC демонстрирует более высокий коэффициент усиления напряжения по сравнению с другими существующими повышающими преобразователями и генерирует повышенную эффективность 97%. Кроме того, с оптимизированным ПИ-регулятором устойчивый выход преобразователя 1000 В достигается за 0.35 с, что указывает на сокращенное время установления. Кроме того, предлагаемая работа генерирует сокращенное значение THD моделирования 1.21%. Значимость полученных результатов заключается в обеспечении высокой эффективности преобразователя, улучшенного качества электроэнергии и надежной работы системы двигателя BLDC.
	Ключевые слова: электромобили, двигатель BLDC, фотоэлектрическая батарея, буст-преобразователь с высоким коэффициентом усиления, ПИ-контроллер, оптимизированный методом гепарда, VSI, аккумуляторная система, MATLAB/Simulink. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2025.2-66.03
4	Исследование зависимости яркостно-структурных признаков изображений, формируемых системой технического зрения, от навигационных параметров беспилотных летательных аппаратов и их использования для выделения объекта привязки Авторы: 1Сотников А.М., 2Власов И.А., 3Павлов Я.В., 4Морин О.Л., 5Кизян Р.В., 6Лукьянова В.А. 1Харьковский национальный университет Воздушных Сил имени Ивана Кожедуба, Харьков, Украина 2Национальный университет обороны, Киев, Украина 3Национальная академия Национальной гвардии Украины, Харьков, Украина 4Институт проблем образования Национальной академии педагогических наук Украины 5 Киевский институт Национальной гвардии Украины, Киев, Украина 6 Харьковский национальный университет радиоэлектроники, Харьков, Украина
	Аннотация: Целью статьи является обоснование возможности применения яркостно-структурных признаков изображений, формируемых системой технического зрения беспилотных летательных аппаратов, для поиска и выделения объекта привязки. Поставленная цель достигается на основе исследования зависимости яркостно-структурных признаков различных по объектовому наполнению изображений от навигационных параметров и поиска условий, при которых исключается неоднозначность принятия решения о выделении объекта привязки. Решение первой задачи основано на исследовании яркостных свойств изображений для последующей их сегментации с учетом минимально допустимого коэффициента взаимной корреляции с исходным изображением. Исследование выполнено в программной среде MATLAB с использованием фрагмента местности, выбранного из Google Earth Pro. Определено влияние высоты и углов визирований на распределение яркости изображения. Исследования выполнены для углов визирования от -30˚ до -60˚ и высот от 500 до 1500 метров. Решение второй задачи основано на исследовании структурных свойств полученных изображений и выявлении по фрактальной размерности признаков для выделения объекта привязки. Решение третьей задачи заключается в оценке эффективности выделения объекта привязки на сегментированном изображении с использованием структурно-яркостных признаков. Наиболее существенным результатом является обоснование применения яркостно-структурных признаков изображений и определение условий их использования для выделения объекта привязки. Значимость полученных результатов состоит в анализе яркостно-структурных признаков различных по объектовому наполнению участков местности от высоты и угловых параметров визирования. Новизна работы заключается в развитии процедуры формирования текущих изображений и решающей функции с использованием яркостно-структурным признаков формируемых изображений. Отличие от известных работ заключается в использовании новой совокупности информативных признаков при формировании селективного изображения, необходимого для принятия решения о выделение объекта привязки.
	Ключевые слова: яркостно-структурные признаки изображений, беспилотный летательный аппарат, навигационные параметры, объект привязки. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2025.2-66.04
5	Сравнение эффективности комбинированного экранирования на основе экспериментальных исследований 3D модели магнитного поля воздушных линий электропередачи Авторы: Бовдуй И.В. Институт энергетических машин и систем им. А.Н. Подгорного Национальной академии наук Украины Харьков, Украина
	Аннотация: Целью работы является экспериментальное исследование эффективности комбинированного экранирования магнитного поля, генерируемого одноцепными ЛЭП с треугольным расположением проводов и двухцепными ЛЭП с расположением проводов типа «Бочка», с помощью системы активного экранирования и пассивных экранов, выполненных в виде сплошных, или многоконтурных, экранов. Для достижения поставленной цели определена структура комбинированных экранов, которые состоят из двухконтурной активной и сплошных, или многоконтурных, экранов. Разработанные комбинированные экраны обеспечивают повышенную эффективность снижения уровня магнитного поля промышленной частоты (МП). Проектирование комбинированных экранов сводится к решению векторных игр, в которых вектор стоимости игры вычисляется на основании решений уравнений Максвелла в квазистационарном приближении с использованием пакета программ COMSOL Multiphysics. Решение этих векторных игр вычисляются на основе алгоритмов оптимизации «мультироем частиц» из Парето-оптимальных решений с учетом бинарных отношений предпочтения. Наиболее важными результатами являются рассчитанные значения координат пространственного расположения двух компенсационных обмоток системы активного экранирования, и величины токов и фазы в этих обмотках, а также параметры сплошных и многоконтурных пассивных экранов, что позволило повысить эффективность экранирования МП внутри жилых домов, от генерируемого одноцепными ЛЭП МП с треугольным расположением проводов и двухцепными ЛЭП с расположением токопроводов типа «Бочка». Значимость полученных результатов состоит в том, что приведены практические рекомендации по обоснованному выбору пространственного расположения двух экранирующих обмоток робастной системы активного экранирования, а также параметров сплошных и многоконтурных пассивных экранов для систем комбинированного экранирования МП, генерируемого внутри жилых домов одноцепными ЛЭП с треугольным расположением проводов и двухцепными ЛЭП с расположением проводов типа «бочка». Показана возможность снижения уровня индукции исходного МП до уровня санитарных норм.
	Ключевые слова: воздушные линии электропередачи, магнитное поле, комбинированное экранирование, экспериментальные исследования. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2025.2-66.05
6	Повышение энергоэффективности процессов дегидратации в условиях селективного подвода электромагнитной энергии Авторы: Бурдо О.Г., Левицкий А.П., Сиротюк И.В., Бурдо А.К., Кепин Н.И., Петровский В.В., Евтушенко И.Н. Одесский национальный технологический университет, Одесса, Украина
	Аннотация: Проведен анализ традиционных процессов обезвоживания сырья в пищевых технологиях – выпаривания и сушки. Определены ключевые проблемы выпаривания: снижение интенсивности процесса с повышением концентрации, формирование пограничного слоя, снижение качества готового продукта. Сформулированы проблемы традиционных сушильных технологий: низкая интенсивность диффузионных процессов и высокая энергоемкость оборудования. Анализируется мировой опыт исследований технологий обезвоживания на базе инновационных источников селективного объемного подвода энергии микроволнового диапазона. Выполненные исследования свидетельствуют, что обезвоживание в электромагнитном поле имеет безусловные перспективы, как в задачах снижения энергоемкости, так и в задачах качества готового продукта. Вместе с тем, выполненные исследования проведены на лабораторных стендах, отсутствуют обобщающие исследования и методы инженерного проектирования оборудования электродинамического типа. Целью работы является разработка научных основ процессов обезвоживания в условиях селективного подвода электромагнитной энергии, методов проектирования дегидраторов непрерывного действия, создание и испытание экспериментального образца электродинамического дегидратора. Для достижения поставленной цели проведено обобщение исследований, приоритет в которых принадлежит авторам, сформулирована рабочая гипотеза создания аппаратов, которые решали бы научно-технические противоречия традиционных технологий, показано, что в условиях селективного подвода энергии можно концентрировать растворы в одном аппарате. Поскольку, задачи и выпарки, и сушки решаются в одном аппарате, используется термин дегидратация. Последовательно анализируются схемы трансформации в дегидраторе, параметрическая модель и конструкция экспериментального образца установки. Приводятся результаты испытаний дегидратора в периодических и непрерывных режимах работы. Рекомендуются параметры режимов работы дегидратора, оптимизированные по энергетическим и технологическим параметрам. Приведены результаты качества концентратов яблочного и виноградного соков, сухих ягод актинидии. Наиболее важным результатом работы является то, что разработаны основы теории дегидратации в микроволновом поле с высокими показателями качества концентратов. Значимость работы заключается в том, что создана энергоэффективная установка электродинамического типа, заменяющая традиционные выпарку и сушилку.
	Ключевые слова: процессы дегидратации, микроволновое поле, электродинамические системы, выпарка, сушка, технологическое оборудование производств, технологии питания. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2025.2-66.06
7	Сжигание соломенных пеллет в стационарном слое с низкой агломерацией золы Авторы: Жовмир Н.М. Институт возобновляемой энергетики Национальной академии наук Украины, Киев, Украина
	Аннотация: Плавление золы соломенных пеллет приводит к агломерации слоя, неполному выгоранию и даже погасанию горения. Целью работы является изучение агломерации золы при сжигании соломенных пеллет в неподвижном слое при различных скоростях первичного воздуха, отличающееся тем, что осуществляется при различных толщинах слоя пеллет, а также обоснование выбора режима горения с минимальной агломерацией золы. Поставленные цели достигаются за счет: периодического сжигания соломенных пеллет с регистрацией температуры слоя; определения массовой доли агломерированной золы; определения температур плавкости золы; анализа химического состава золы и расчета индексов агломерации; определения потерь энергии из-за механической неполноты выгорания углерода. Наиболее важными результатами являются: экспериментальное подтверждение того, что снижение скорости первичного воздуха в сочетании с уменьшением толщины слоя пеллет приводит к снижению максимальных температур в слое и уменьшению агломерации золы; при снижении максимальной температуры слоя изменяется химический состав золы, а индексы золы смещаются в сторону более низкого шлакования и агломерации. Практическая значимость полученных результатов заключается в том, что при максимальных температурах слоя от 1061 до 915°С содержание агломерированной золы, имеющей температуры начала деформации 1065–1045°С, составляет до 0,03 массы золы. Этот режим горения можно назвать низкотемпературным, при котором максимальная температура в горящем слое ниже, чем температура начала деформации образовавшейся донной золы, что и предотвращает ее плавление и агломерацию, и рекомендуется для сжигания соломенных пеллет в непрерывно действующей горелке с приемлемыми потерями энергии из-за механической неполноты выгорания углерода.
	Ключевые слова: соломенные пеллеты, донная зола, состав золы, плавление золы, плавкость золы, температура начала деформации, агломерация золы. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2025.2-66.07
8	Метод оценки пропускной способности стеганографического канала связи Авторы: 1Бобок И.И., 2Кобозева А.А., 3Лаптиев О.А., 4Савченко В.А., 5Салий А.Г., 5Курцеитов Т.Л. 1Одесский национальный политехнический университет, Одесса, Украина 2Одесский национальный морской университет, Одесса, Украина 3Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, Украина 4Государственный университет информационно-коммуникационных технологий, Киев, Украина 5Национальный университет обороны Украины, Киев, Украина
	Аннотация: Вопросы защиты информации, циркулирующей в критической, в частности энергетической, инфраструктуре на сегодняшний день, являются чрезвычайно важными и актуальными. Одними из наиболее эффективных для защиты информации являются стеганографические методы. Однако эти же методы могут использоваться противоправными структурами для несанкционированного получения секретной информации, относящейся, в частности, к энергетическому сектору, что делает здесь критически актуальной проблему организации эффективного стеганоанализа. Одной из задач стеганоанализа является определение/оценка пропускной способности скрытого канала связи, не имеющей в настоящий момент удовлетворительного решения, в частности, когда в качестве контейнера используется цифровое видео или совокупность изображений в условиях малой пропускной способности стеганоканала. Целью работы является разработка на основании усовершенствованного общего подхода к анализу состояния информационных систем стеганоаналитического метода оценки пропускной способности скрытого канала связи для цифрового видео/пакета изображений, использованных в качестве контейнера, эффективного, в том числе, в условиях малой пропускной способности стеганоканала независимо от формата (с/без потерь) контейнера. Цель была достигнута путем исследования свойств функции зависимости возмущения сингулярного числа матрицы видеокадра/изображения от его номера в результате стеганопреобразования; определения формальных условий разрушения области стабилизации сингулярных чисел, наличие которой для оригинального контента установлено авторами ранее. Наиболее важным результатом работы является разработка алгоритмической реализации предложенного стеганоаналитического метода, эффективной, в частности в условиях малой пропускной способности стеганоканала (≤25%), без ограничений на формат (с/без потерь) используемого контейнера, что обеспечивается универсальной теоретической базой метода. В ходе тестирования разработанного алгоритма не было зафиксировано случаев ошибочной оценки пропускной способности стеганоканала. Значимость проведенных в работе исследований заключается в установлении принципиальной возможности адаптации разработанного стеганоаналитического метода для оценки величины возмущающего воздействия, отличного от стеганопреобразования, что актуально при проведении экспертизы целостности цифрового контента.
	Ключевые слова: стеганоанализ, пропускная способность стеганоканала, цифровое видео, цифровое изображение, общий подход к анализу состояния информационных систем, сингулярное число. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2025.2-66.08
9	Применение гранул соломы с добавлением сырого глицерина для интенсификации производства биогаза при анаэробном сбраживании коровьего навоза Авторы: Полищук В., Шворов С., Войтюк В., Хмелевский В., Титова Л., Еременко А., Зубок Т., Валиев Т. Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины, Киев, Украина
	Аннотация: Коровий навоз является хорошим субстратом для получения биогаза, поскольку он уже содержит в своем составе метаногены, имеет слаболужную активную кислотность, а соотношение С/N входит в рациональный диапазон 10-30. Едва ли не единственным его недостатком является низкая производительность по выходу биогаза. Еще одним распространенным субстратом в аграрном производстве является солома, которая имеет соотношение С/N в пределах 60-100, из-за чего углерод полностью не перерабатывается метаногенами, поэтому выход биогаза при метановом моносбраживании такого сырья уменьшается. Для увеличения выхода биогаза солому можно добавлять к навозу крупного рогатого скота в гранулированном виде с добавками сырого глицерина. Целью работы является увеличение выхода биогаза за счет добавления к основному субстрату на основе коровьего навоза соломенных гранул, содержащих сырой глицерин. Для достижения поставленной цели нужно решить следующие задачи: определить выход биогаза и метана при метановом моносбраживании коровьего навоза и совместном метановом сбраживании коровьего навоза с соломенными гранулами, содержащими сырой глицерин; с помощью математической модели спрогнозировать кумулятивный выход биогаза и метана при метановом моносбраживании коровьего навоза и совместном метановом сбраживании коровьего навоза с соломенными гранулами, содержащими сырой глицерин. Новизна выбранной темы состоит в том, что для совместного метанового сбраживания коровьего навоза и гранул соломы с сырым глицерином определен кумулятивный выход биогаза и метана, который на 30 сутки составляет 293.7 л/кг сухого органического вещества (СОВ) и 143.5 л/кг СОВ соответственно. Значимость результатов состоит в том, что их можно использовать в промышленных биогазовых установках, которые работают при квазинепрерывном режиме загрузки. При этом прогнозируемый выход метана составит 0.449 л/часкг СОВ, что выше, чем при моносбраживании коровьего навоза, который составляет 0.365 л/часкг СОВ.
	Ключевые слова: биогаз, метан, метановое сбраживание, биогазовая установка, ферментер, гранулы соломы, сырой глицерин, коровий навоз, метаногены. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2025.2-66.09
10	Параметры аэродинамического мультиплицирования ветротурбины для разных типов генераторов Авторы: Стрункин Г.Н. Научно-исследовательская лаборатория «Промышленная электроника», Инженерный учебно-научный институт Запорожского национального университета, ООО «Плутон ІС», Запорожье, Украина
	Аннотация: Энергетический переход невозможен без развития ветроэнергетики. Потребность в наличии механического мультипликатора для согласования скоростей ветротурбины и генератора приводит к ухудшению технико-экономических показателей системы. Отказ от механического мультипликатора возможен с помощью аэродинамического мультиплицирования. Несмотря на наличие робот в этом направлении, до сих пор отсутствует освещение влияния параметров аэродинамического мультиплицирования на выбор генератора. Основные цели исследования – анализ требований, которые предъявляет генератор к параметрам аэродинамического мультиплицирования ветротурбины. Для достижения поставленных целей были решены следующие задачи: построение регрессионных моделей для существующих ветротурбин, описывающих зависимость диаметра ротора и угловую скорость ветротурбины от мощности оборудования; оптимизация скорости вторичного ветрового потока по мощности ветротурбины; доказательство тезиса, что максимум вторичного ветрового потока не зависит от радиуса закрепления вторичной ветротурбины; получение зависимости радиуса закрепления вторичной ветротурбины от угловой скорости генератора. Наиболее важными результатами является расчет верхнего предела мощности, при котором использование аэродинамического мультиплицирования целесообразно; получение рекомендаций по выбору радиуса закрепления вторичной ветротурбины для генераторов разных типов. Значимость полученных результатов заключается в систематизации опыта и теоретических основ для выбора параметров аэродинамического мультиплицирования; формирование задач для оптимизации параметров ветроэнергетических установок по прочностным параметрам и разработки специальных генераторов.
	Ключевые слова: аэродинамическое мультиплицирование, регрессионная модель, вторичный ветровой поток, радиус закрепления, мощность ветротурбины, угловая скорость. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2025.2-66.10
11	Снижение энергозатрат на подогрев газа путём газодинамической стратификации в трубе Леонтьева Авторы: Ковальногов В.Н., Рудник Р.С., Матвеев А.Ф. Ульяновский государственный технический университет Ульяновск, Российская Федерация
	Аннотация: Основные цели исследования — снижение энергозатрат на подогрев газа и повышение эффективности компримирующих систем с помощью газодинамической температурной стратификации в трубе Леонтьева. Для достижения поставленных целей были решены следующие задачи: проведён численный анализ с использованием метода конечных объёмов (RANS) и модели турбулентности k–ω SST, выполнена дискретизация уравнений Навье–Стокса на многоблочной сетке из 3 миллионов ячеек с локальным утончением в зонах сопла и разделительной стенки. Особое внимание уделялось влиянию геометрии входного сопла на распределение температуры, скорости потока и теплового потока через разделяющую стенку, а также оценке устойчивости течения при различных перепадах давления. Наиболее важными результатами являются установление значительного преимущества конструкции трубы Леонтьева с колоколообразным соплом над вариантом с простым коническим соплом: численное моделирование показало, что разность температур между сверхзвуковым и дозвуковым потоками достигает в среднем 60 К, что превышает показатели базовой модели на 110,5%, демонстрируя высокую эффективность энергоразделения. Температура горячего потока в зоне выхода возрастает на 20–25 К относительно исходных параметров, при этом течение сохраняет стабильность без локальных скачков давления, что подтверждено анализом распределения давления и скорости. Кроме того, использование естественных перепадов давления в магистральных трубопроводах позволяет эффективно нагревать газ перед процессом дросселирования, предотвращая образование конденсата и снижая эксплуатационные расходы на поддержание работоспособности системы. Значимость полученных результатов состоит в демонстрации преимуществ безмашинных технологий энергоразделения, таких как газодинамическая стратификация в трубе Леонтьева с колоколообразным соплом, над традиционными энергоёмкими методами подогрева, что обеспечивает более рациональное использование ресурсов и снижение экологического следа газотранспортных систем в условиях строгих стандартов энергоэффективности и экологии.
	Ключевые слова: газодинамика, компрессирование, теплообмен, численное моделирование, совершенствование конструкции, разделение энергии, труба Леонтьева, турбулентность. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2025.2-66.11
12	Влияние ламинаризаторов на турбулентный пограничный слой и прогнозирование эффективных условий обтекания поверхностей Авторы: Чукалин А.В., Ковальногов В.Н., Шеркунов В.В., Савелов О.В. Лаборатория междисциплинарных проблем энергетики, Ульяновский государственный технически университет, Ульяновск, Российская Федерация
	Аннотация: Турбулентный пограничный слой обусловлен нестационарными течениями, протекающими в сложных газодинамических условиях. Разработка эффективных способов ламинаризации пограничного слоя является фундаментальной задачей для эффективной и надежной эксплуатации энергетического оборудования. Реализация методов и инструментов для исследования и прогнозирования течений в пограничном слое позволяет разрабатывать эффективные научно-технические решения. Перспективной технологией для ламинаризации пограничного слоя является демпфирующая поверхность. Основная цель работы заключается в исследовании влияния демпфирующей поверхности на течения в пограничном слое, протекающие в сложных газодинамических условиях и реализации метода для прогнозирования эффективных условий обтекания демпфирующих поверхностей. Важную роль в реализации предлагаемого подхода занимает математическое моделирование течений в пограничном слое при сложных газодинамических и тепловых условиях. Реализация математической модели позволяет проводить вычисления и создать базу данных для анализа и выбора наиболее эффективных условий применения демпфирующей поверхности. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи: разработка демпфирующей поверхности, проведение комплексных экспериментальных исследований пристенных течений на моделях с демпфирующей поверхностью, систематизация результатов экспериментальных данных, выявление закономерностей ламинаризации пограничного слоя, разработка оригинальной полуэмпирической модели турбулентного переноса в пограничном слое на демпфирующей поверхности с последующей её реализацией в программном комплексе для исследования пограничного слоя в широком спектре газодинамических условий с внешними интенсивными воздействиями. Наиболее важным результатом работы является разработка способа ламинаризации пограничного слоя посредством демпфирующей поверхности, принцип работы которого заключается в подавлении турбулентных пульсаций скорости и давления вблизи обтекаемой поверхности. Значимость полученных результатов заключается в предложении способа ламинаризации турбулентного пограничного слоя и методики прогнозирования эффективных условий обтекания поверхностей, для снижения турбулентного трения и увеличения эффективности охлаждения поверхностей.
	Ключевые слова: пограничный слой, турбулентность, ламинаризация, моделирование, тепломассообмен, газодинамика. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2025.2-66.12
13	Повышение энергоэффективности совместного выполнения кузнечных операций осадки и протяжки Авторы: Колесник К.Д., Чухлеб В.Л. Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», Харьков, Украина
	Аннотация: В работе проведено исследование влияния параметров кузнечных операций осадки и протяжки на качество ковки крюков с повышением энергоэффективности этих процессов. К показателям качества кованых крюков относятся неравномерное распределение деформации, которое обуславливает неравномерное распределение показателей механических свойств изделия. Рассмотрена технология ковки крюков и установлено, что основными технологическими кузнечными операциями, вызывающими неравномерное распределение деформации, являются последовательное выполнение операций осадки и протяжки. При этом влияние конкретных параметров этих операций до сих пор недостаточно изучено. С целью улучшения механических свойств металла кованых крюков проведено исследование для сравнения и определения влияния параметров кузнечных операций осадки и протяжки при их последовательном выполнении. Моделирование выполнено с применением инженерного программного комплекса Qform. Для исследования распределения механических свойств металла использован метод оценки неравномерности деформации металла в сечении поковки. В исследовании приведены параметры моделирования осадки и протяжки. Результаты анализа моделирования рассмотрены в поперечных сечениях поковки на конечной стадии процесса осадки и после третьего прохода процесса протяжки. Были проанализированы показатели пластической деформации в одном сечении по высоте для осадки и в одном сечении по длине для протяжки. Также построены графики распределения коэффициента неравномерности деформации при осадке и протяжке заготовок. Установлено, что для осадки оптимальным вариантом является коэффициент формы с отношением h/D=2. В этом случае неравномерность деформации снижается на 60 %. Для протяжки с предварительной осадкой оптимальным вариантом является коэффициент формы со значением h/D=2 и степенью деформации ε=20 %. Анализ показал, что неравномерность деформации уменьшается на 54 %. Также проведена оценка для повышения энергоэффективности процессов осадки, где энергопотребление при отношении h/D=2 снижается на 20–25 %, и протяжки, где режим h/D=2, ε=20 % является наименее нагруженным на третьем проходе (2,838 МН), что обеспечивает экономию энергии на 25–30 %.
	Ключевые слова: крюк, ковка, осадка, протяжка, фактор формы, степень деформации, качество, энергоэффективность. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2025.2-66-13
14	Система распределения активной мощности между фазами трансформаторного преобразователя Авторы: Морозов П. В., Морозов Ю.В. Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Российская Федерация
	Аннотация: В настоящей работе для применения на железных дорогах переменного тока с постоянно растущими объемами грузоперевозок предложена система для автоматического распределения активной мощности между фазами тягового трансформаторного преобразователя на его вторичной стороне. Целью настоящей работы является разработка и исследование эквивалентной схемы замещения предложенной системы как электроэнергетического комплекса, предназначенного для автоматического распределения активной мощности между фазами трансформаторного преобразователя, к вторичным обмоткам которого подключены фазы системы электроснабжения железной дороги. Приведена эквивалентная схема замещения данного электроэнергетического комплекса. Даны основные расчетные соотношения, описывающие автоматическое распределение активной мощности, на основе теории мгновенных мощностей. Показано, как количество ячеек из коммутационных элементов на каждой фазе и частота переключения элементов влияют на коэффициент несимметрии и коэффициент несинусоидальности при использовании широтно-импульсной модуляции. Моделирование показало, что данный комплекс должен состоять из восьми ячеек из коммутационных элементов, присоединенных к каждой фазе, чтобы обеспечить значения коэффициентов несимметрии и несинусоидальности токов и напряжений, не превышающих два процента. Фаза широтно-импульсной модуляции должна быть кратна сорока пяти градусам. Наиболее важным результатом является предложенная эквивалентная схема системы автоматического распределения мощности между фазами трансформаторного преобразователя на вторичной стороне, отличающаяся тем, что позволяет путем математического моделирования на основе теории мгновенных мощностей получить оптимальное количество ячеек из коммутационных элементов. Значимость результатов заключается в повышении качества электроэнергии в части несимметрии и несинусоидальности токов и напряжений и уменьшении степени износа трансформаторов и линий электропередачи.
	Ключевые слова: трансформаторный преобразователь, транспортировка больших объемов грузов, железные дороги переменного тока, несимметрия, несинусоидальность, широтно-импульсная модуляция, активная мощность, коммутационный элемент. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2025.2-66.14
15	Особенности горения водотопливных эмульсий при различных способах ввода воды в зону горения Авторы: Колбасенко O.В., Дымо Б.В., Анастасенко С.Н., Шостак А.В. Национальный университет кораблестроения имени адмирала Макарова, Николаев, Украина
	Аннотация: Основной целью работы было проведение исследования качества сгорания и определение показателей концентраций окислов азота для различных методов ввода воды в зону камеры горения. Для достижения поставленной цели на модели камеры сгорания выполнено экспериментальное исследование особенностей горения при подаче необводненного мазута типа М40, мазута и водяного пара в количестве, эквивалентном 30% массы топливной смеси, и двух типов водотопливной эмульсии с водосодержащим 15% и 30%. Измерялись по длине камеры сгорания значения температуры газов, концентраций CO_2,H_2 та CH_4, а также оксиды азота и соотношение (NO_2:NO). Исследованиями установлено снижение уровня выбросов окислов азота и повышение соотношения (NO_2:NO) до 0,33 при подаче водотопливной эмульсии водосодержанием до 30%. Это повышает абсорбционные свойства серной кислоты в дымовых газах и снижает интенсивность низкотемпературной коррозии. При использовании водотопливной эмульсии такого состава возникает возможность использования конденсационных поверхностей котлов со значительным до 5...9% повышением их КПД. Экспериментальные исследования также показали, что имеет место дополнительная генерация Н_2, значительный эффект термического разложения NОx, генерация акустических колебаний и микровзрывов. Наиболее важными результатами, составляющими значимость проведенных исследований, являются экспериментальные доказательства преимущества использования инновационной технологии приготовления водотопливной эмульсии, основанной на жесткой кавитационной обработке топлива в смеси с водой, полученной в электродиализной установке. При этом достигаются лучшие показатели сгорания эмульсии по сравнению с другими способами её приготовления и введения воды в зону горения.
	Ключевые слова: вода в зоне горения, водотопливная эмульсия, микровзрывы, термическое разложение, акустические колебания. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2025.2-66.15
16	Оценка влияния конструктивных параметров пневматического привода на энергоэффективность рабочего процесса Авторы: Крутиков Г., Стрижак М. Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», Харьков, Украина
	Аннотация: Целью исследования является оценка влияния структуры пневмосистемы и выбора алгоритма управления пневмораспределителями на возможность реализации энергосберегающего режима работы, заключающегося в преобразовании кинетической энергии движущихся масс привода в потенциальную энергию сжатого воздуха с последующей рекуперацией ее в сеть. Поставленная цель достигается за счёт решения следующих задач: реализация импульсных и релейных алгоритмов управления для различных схем пневмопривода; исследование влияния параметров системы и алгоритмов управления на форму переходного процесса и осуществление рекуперации энергии в сеть в процессе торможения. В процессе решения поставленных задач было установлено, что на форму переходного процесса влияет момент начала торможения и его длительность, начальный уровень давления в рабочей (поршневой) полости. Наиболее существенным результатом является определение структурных схем пневмопривода и алгоритмов их управления, позволяющих реализовать режим рекуперации энергии в магистраль в период торможения, что обеспечивает позитивный эффект энергосбережения, а также аналитическое описание источников экономии сжатого воздуха при работе привода. Преобразование кинетической энергии движущихся масс в потенциальную энергию сжатого воздуха осуществляется в штоковой полости пневмоцилиндра в момент торможения. Воздух, с давлением выше давления в магистрали, выходящий из поршневой полости, преодолевает силу сопротивления пружины обратного клапана, установленного в линии сброса сжатого воздуха, и поступает в магистраль. Значимость полученных результатов состоит в том, что полученные схемы с торможением за счет изменения структуры подключения полостей пневмоцилиндра, позволяют реализовать энергосберегающий режим работы, при котором кинетическая энергия движущихся масс привода переходит в потенциальную энергию сжатого воздуха и рекуперируется в сеть. Это дает возможность дальнейшего использования этой энергии, повышая уровень энергоэффективный режим работы.
	Ключевые слова: пневматический привод, алгоритм управления, коммутация, рекуперация энергии, переходный процесс. DOI: https://doi.org/10.52254/1857-0070.2025.2-66.16