Вестник Московского энергетического института (Вестник МЭИ). Теоретический и научно-практический журнал.
Моделирование системы электроснабжения мобильных жилых домов (юрт) Монголии для расчёта показателей её надёжности
В Монголии юртовые домохозяйства составляют значимую часть потребителей электроэнергии и характеризуются различными условиями электроснабжения: от автономных систем кочевых домохозяйств до централизованного электроснабжения городских гэр-районов и удалённых сельских потребителей. Цель работы — разработка модели системы электроснабжения мобильного жилого дома (юрты), предназначенной для расчёта показателей надёжности и оценки последствий перерывов электроснабжения. Проведена систематизация трёх типовых групп юртовых домохозяйств, предложены структурные конфигурации системы «источник–сеть–потребитель», разработано математическое описание надёжности её основных подсистем с учётом отказов, восстановления и режимных ограничений. В качестве расчётных показателей взяты коэффициент готовности и ожидаемый недоотпуск электроэнергии. Модель верифицирована путём сопоставления аналитических расчётов с результатами имитационного моделирования методом Монте–Карло в среде Matlab. Полученные результаты определяют доминирующие факторы снижения надёжности электроснабжения для различных групп юртовых домохозяйств и оценивают их влияние на коэффициент готовности и ожидаемый недоотпуск электроэнергии. Практическая значимость работы заключается в возможности использования разработанной модели для количественной оценки надёжности электроснабжения юртовых домохозяйств Монголии и обоснования мероприятий по её повышению.
Централизованное противоаварийное управление напряжением в электроэнергетических системах с использованием методов анализа чувствительности. Ч. 2
Исследована актуальная проблема обеспечения статической устойчивости по напряжению в сложных электроэнергетических системах (ЭЭС). Предложена концепция централизованной противоаварийной автоматики по напряжению с учетом выбора места приложения управляющих воздействий при использовании основного метода — сингулярного анализа матрицы Якоби с учетом чувствительности узлов ЭЭС. Эффективность предлагаемой методики доказана результатами расчетов максимально допустимых перетоков в контролируемом сечении. Проанализирована ситуация, при котором нормативные требования препятствуют учету работы автоматики ограничения снижения напряжения в расчетах максимально допустимых перетоков. Предлагаемая концепция позволяет преодолеть указанную проблему.
Оптимизация работы зарядных станций электромобилей в радиальных сетях
Рассмотрено внедрение электромобилей как ключевого фактора снижения негативного влияния транспорта на экологию и повышения энергетической устойчивости путем уменьшения выбросов парниковых газов и снижения зависимости от ископаемых видов топлива. Электромобильная инфраструктура оказывает значительное влияние на энергетические системы, повышая их сложность, однако и создаёт новые возможности для стабилизации энергоснабжения посредством технологий двусторонней связи транспортного средства и электрической сети (V2G). Для эффективного управления этими процессами разработан новый метод оптимизации на основе генетического алгоритма (ГА), ориентированный на оптимальное размещение зарядной инфраструктуры, интеграцию двусторонних зарядных устройств (V2G), солнечных фотоэлектрических панелей и устройств компенсации реактивной мощности (УКРМ). Предложенный алгоритм способствует повышению эффективности распределительных сетей путём повышения качества электроэнергии и уменьшения операционных расходов. Этот эффект обеспечивается за счёт многокритериальной целевой функции, включающей производительность фотоэлектрических систем, V2G-технологий, затраты на эксплуатацию сети и функционирование компенсирующих устройств. Метод также предусматривает определение оптимальной мощности и местоположения станций V2G наряду с построением их рабочих графиков. Реализация модели выполнена в среде Matlab/Simulink с использованием ГА, поддерживающего параллельную обработку и вещественное кодирование. Проверка работоспособности метода проведена на примере IEEE 69-узловой тестовой сети, продемонстрировавшей высокую эффективность предлагаемого подхода. Интеграция фотоэлектрической системы мощностью около 66,86% от суточного потребления сети вместе с зарядной инфраструктурой электромобилей суммарной мощностью 1776 кВт позволила снизить активные потери энергии на 50,5%, тогда как установка УКРМ мощностью примерно 65,02% уменьшила реактивные потери на 47,29% и повысила минимальный уровень напряжения до 0,95 единиц. Полученные результаты подтверждают стабильность и универсальность разработанного алгоритма в различных условиях эксплуатации и конфигурациях электрических сетей.
Моделирование автономной сети энергокомплекса на базе возобновляемых источников энергии с распределённой солнечной генерацией
Проанализирован энергетический потенциал Таджикистана, с акцентом на развитие возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Страна обладает значительными запасами гидроэнергетических ресурсов, занимая 8-е место в мире по этому показателю, однако используется лишь 4…5% доступного потенциала [1 — 4]. Основу энергосистемы составляют крупные гидроэлектростанции, что делает её уязвимой к сезонным и климатическим колебаниям. В целях повышения энергетической безопасности и устойчивости энергоснабжения особое внимание уделяется необходимости диверсификации за счёт солнечной, ветровой, биомассовой и других видов энергии. Развитие децентрализованных электростанций на основе ВИЭ особенно актуально для отдалённых горных районов, не подключённых к централизованной электросети. Кроме того, сектор ВИЭ способен стать важным драйвером экономического роста, создавая рабочие места, привлекая инвестиции и способствуя выполнению международных обязательств Таджикистана в сфере экологии и устойчивого развития. Разработана модель автономного энергокомплекса на основе ВИЭ в программном комплексе ETAP-19 для оценки режимных параметров и показателей качества электрической энергии. Модель позволяет с высокой точностью рассчитать установившийся режим работы энергосистемы, определяя ключевые параметры, такие как токи, напряжения, мощности и потери электроэнергии. Также обеспечивается возможность оценки показателей качества электроэнергии, включая медленное изменение напряжения, содержание высших гармоник тока (ВГТ) и напряжения (ВГН). Выявлено, что наличие СЭС и ВЭУ в энергокомплексе ведет к искажению формы напряжения, а уровни гармоник не соответствуют требованиям ГОСТ 32144—2013. Использование батарей статических конденсаторов (БСК) в условиях отсутствия устройств регулирования напряжения также способствует повышению уровня гармонических искажений. В связи с этим, подчёркнута необходимость проведения исследований автономных энергокомплексов на базе ВИЭ для повышения качества и надёжности электроснабжения.
Оценка точности прогнозирования потребления электроэнергии просьюмеров на рынке на сутки вперед
Рассмотрена методика оценки точности прогнозирования потребления электроэнергии просьюмеров на рынке на сутки вперед (РСВ). Основное внимание уделено анализу ошибок прогнозирования и их влиянию на финансовые результаты участников рынка. Оценка точности проведена с использованием метрики «Средняя абсолютная ошибка» (MAPE), результаты которой визуализируются с помощью японских свечей. Предложен универсальный подход к экономической оценке прогнозов, применимый для различных типов просьюмеров: коммерческих организаций и промышленных предприятий. Подробно проанализированы особенности воздействия ошибок прогнозов на финансовые потери или прибыли в зависимости от рыночных условий. Предложен метод корректировки стратегий покупки и продажи энергии, основанный на прогнозах энергетического баланса и динамике цен. Представлены визуализации, позволяющие наглядно оценить влияние ошибок прогнозирования на экономику просьюмеров и оптимизировать их участие на РСВ и балансирующем рынке (БР).
Создание и использование комплексного отпечатка для опознавания устройств нижнего уровня в автоматизированных системах
Проанализирована проблема атаки подмены злоумышленником устройства нижнего уровня (датчика, счетчика) или его сигнала в автоматизированной системе. В качестве ее решения приведены существующие подходы к опознаванию таких устройств с использованием их цифровых или аналоговых отпечатков. Предложено объединение указанных подходов с целью повышения точности опознавания. Для этого из части параметров цифрового и аналогового отпечатков создан комплексный отпечаток. Приведен способ отбора наиболее значимых для опознавания параметров из обоих типов отпечатков.Рассмотрен пример практического применения предложенного подхода для опознавания цифровых датчиков температуры и влажности с интерфейсом RS-485 и протоколом Modbus на созданном экспериментальном стенде.
Разработка методики расчета скин-кабельной системы электрообогрева промышленных трубопроводов
Цель настоящего исследования — разработка научно обоснованной методики расчета скин-кабельной системы электрообогрева промышленных трубопроводов, обеспечивающей питание нагревательных кабелей для обогрева технологических элементов (задвижек, фланцев, опор и фильтров) за счет отбора мощности непосредственно от линейной части основной скин-системы без строительства дополнительной сопроводительной сети. Методологический подход основан на принципе декомпозиции системы на магистральный участок и отдельные технологические элементы с последующим согласованием их тепловых и электрических параметров. Определены основные компоненты оптимизационной задачи для выбора схемотехнического варианта реализации устройства отбора мощности, входящего в состав скин-кабельной системы электрообогрева. Разработана комплексная методика расчета скин-кабельной системы электрообогрева, включающая сбор исходных данных, тепловой расчет трубопровода и его технологических элементов, определение параметров устройств отбора мощности, документирование результатов. Получены аналитические выражения для эквивалентного сопротивления нагрузки устройства отбора мощности. Методика предназначена для проектирования систем электрообогрева промышленных трубопроводов нефтегазового комплекса, химической промышленности и ЖКХ в регионах с низкими температурами окружающей среды. Она позволяет спроектировать скин-систему электрообогрева с устройствами отбора мощности, в которых обеспечивается работа трансформаторов тока в режиме максимума отдаваемой мощности с учетом конструктивных и электрических ограничений запитываемых от них нагревательных кабелей.
Индукционно-термическое вакуумное нанесение ниобий-содержащих покрытий на титан
Установлено, что в результате индукционно-термического вакуумного нанесения распыления ниобиевая мишень распыляется при рабочем токе 500…700 А, частоте тока 44 кГц и давлении в камере от 1,0…1,1 до 1,5…1,6 мм рт. ст. Выявлены закономерности изменения содержания ниобия и кислорода на поверхности покрытий титановых образцов-дисков методом индукционно-термического вакуумного напыления (ИТВН). В экспериментальных исследованиях показано, что увеличение продолжительности выдержки при ИТВН ниобия влияет на толщину модифицированного слоя и микротвердость ниобий-содержащих покрытий. Максимум микротвердости покрытий около 16…21 ГПа соответствует рабочему току 500…600 A при высокотемпературной выдержке 300…600 с
Особенности обоснования технических решений по применению робототехнических комплексов для опасных работ в период вывода энергоблока атомной электростанции из эксплуатации
Представлен способ обоснования технических решений по использованию автоматизированных робототехнических комплексов (РТК) для вывода из эксплуатации и утилизации конструктивных компонентов энергоблоков атомной электростанции (АЭС). Рассмотрены условия работы дистанционно управляемых механизмов РТК, не требующих присутствия человека в опасной зоне радиационного загрязнения при демонтаже оборудования в период ликвидации энергоблока АЭС. При выполнении указанных работ возникает ряд специфических сложностей и радиационных опасностей, связанных с демонтажем крупногабаритных конструкций, загрязнённых радионуклидами поверхностно, либо активированным в конструкционном материале. К таким конструкциям относят корпус реакторной установки, парогенераторы, циркуляционные насосы, трубопроводы первого контура, строительные металлоконструкции и иные компоненты АЭС. Данные конструкции на этапе вывода из эксплуатации характеризуются тем, что радиационно-химическое загрязнение по объёму их конструкционных элементов распределено случайно, неравномерно. По этой причине влияние на радиационную безопасность процессов демонтажа такого оборудования и надежность длительной работы РТК определить трудно, а порой и невозможно в условиях многомерной неопределенности внешнего воздействия. В этой связи рассмотрена актуальная задача технического контроля надежности РТК и дистанционно управляемых механизмов, применяемых для работ по ликвидации ядерного наследия ядерных энергетических установок. Приведена методика для прогнозной оценки частоты выполнения периодического технического контроля качества и надежности работы РТК. Для условий периода демонтажа крупногабаритных конструкций энергоблока АЭС дан способ расчета частоты поверок и тестирования электронных изделий РТК при проведении их периодического технического контроля, предложен критерий выбора лучшего технического решения для практического применения РТК при опасных работах в период вывода энергоблока АЭС из эксплуатации.
Возможности участия блоков АЭС ВВЭР в частотном регулировании в диапазоне ±5% без изменения тепловой мощности благодаря расширению нормируемого диапазона давления пара перед турбиной
Системное требование к работе энергоблоков АЭС в энергосистеме заключается в поддержании баланса мощности: генерируемая в энергосистеме электрическая мощность в любой момент времени должна совпадать с её потреблением. Поэтому фактическая суммарная мощность (нагрузка) генераторов в энергосистеме в каждый момент времени должна равняться фактической суммарной мощности её потребителей [1]. При нарушении баланса между генерируемой и потребляемой мощностью изменяется фактическая мощность генераторов, скорость вращения турбогенераторов и частота переменного тока в системе относительно номинального значения (50 Гц). Если мощность, развиваемая турбинами, недостаточна, частота сети снижается; при избытке мощности – возрастает. В нормальных эксплуатационных режимах управление энергоблоком должно поддерживать мощность генератора в соответствии с диспетчерским графиком (плановая нагрузка) и компенсировать случайные колебания нагрузки (неплановая составляющая нагрузки). Индикатором баланса мощностей служит стабильность частоты сети (50 Гц). Систему автоматического регулирования мощности реактора настраивают на работу с зоной нечувствительности по давлению пара в главном паровом коллекторе второго контура в необходимых пределах, что обеспечивает изменение мощности реакторной установки за счет саморегулирования с отрицательной обратной связью между мощностью реакторной установки и температурой теплоносителя первого контура [2]. Наибольшую трудность представляют внеплановые, внезапные маневрирования по требованию оператора энергосети по упомянутым графикам и обеспечение более одного маневра в сутки [3].
Применение метода динамического вероятностного анализа для прогнозирования возможных аварий на атомных электростанциях с ВВЭР-1200
Рассмотрены основы метода динамического вероятностного анализа безопасности (ДВАБ) с использованием подхода по поиску глобального оптимума — генетического алгоритма (ГА). Метод ДВАБ с применением ГА реализован в программе Nuclear Plant Optimizer (NPO), использующей режим параллельных вычислений и связанной с расчетным кодом RELAP5. Цель настоящей работы — демонстрация возможности объединения технологий ГА и ДВАБ (ГА-ДВАБ) для анализа безопасности атомной электростанции (АЭС). Для демонстрации предлагаемой методики проведено моделирование аварийных процессов с гильотинным разрывом главного циркуляционного трубопровода (ГЦТ) и малой течи холодной нитки ГЦТ для реакторной установки (РУ) ВВЭР-1200. Теплогидравлическая модель реализована с помощью расчетного кода улучшенной оценки RELAP5. В результате проведенных расчетов выделены варианты развития аварий, в которых более раннее срабатывание систем безопасности ведет к худшему результату, чем более позднее. Предложенная методика позволяет находить гипотетические аварии, которые еще не были выявлены, и может быть использована для дальнейших исследований, по оценке безопасности АЭС.
Бинарная классификация комитетами большинства на основе искусственных нейронных сетей с параболическими функциями активации
Цель исследования заключается в некотором обобщении опыта решения актуальных бинарных задач распознавания образов различной природы методом комитета большинства, при котором вывод о принадлежности объекта к классу формируется как результат голосования отдельных членов комитета «за» или «против» принадлежности объекта тому или иному классу. Предлагаемый метод решения задач распознавания положен в основу современных систем принятия решений и подобен работе экспертов, где коллективные суждения интегрируются и используются для получения объективных результатов. Результатами работы стали построение и исследование восьми альтернативных вариантов комитетов большинства для задачи распознавания пожаров на основе множества цветояркостных признаков и решение комитетом задачи распознавания типов летательных аппаратов по инвариантным моментам с применением ИНС прямого распространения. Элементами комитетов являются метрики и искусственные нейронные сети с новыми функциями активации, основанными на параболических функциях и их комбинировании с линейными участками. Предлагаемые решения отличаются простотой реализации, что делает предпочтительным их использование в бортовых системах летательных аппаратов с ограниченными вычислительными ресурсами. Проведенные экспериментальные исследования продемонстрировали хорошие показатели по точности решения задач распознавания процессов возгораний и обнаружения ригидных объектов. Основным результатом является демонстрация возможности и целесообразности решения задач распознавания объектов различной природы в реальном масштабе времени непосредственно на борту летательных аппаратов с ограничением на вычислительные ресурсы. Область применения результатов — дистанционное зондирование с целью обнаружения возгораний лесных территорий и летательных аппаратов в наблюдаемом пространстве.
О гладкости параболического потенциала простого слоя с Дини-непрерывной плотностью
Одним из классических методов решения начально-краевых задач для параболических уравнений является метод потенциалов. Решение задачи в этом случае ищется в виде параболических потенциалов, построенных с помощью фундаментального решения уравнения. В случае нецилиндрических областей с негладкими боковыми границами наибольший интерес представляет параболический потенциал простого слоя, позволяющий получать точные результаты с точки зрения гладкости при минимальных требованиях на коэффициенты уравнения, боковую границу области и функции из граничных условий, поэтому важно исследовать свойства этого потенциала. Исследована гладкость параболического потенциала простого слоя, ядром которого служит фундаментальное решение многомерного равномерно параболического уравнения второго порядка с вещественными коэффициентами. Предполагается, что коэффициенты уравнения ограничены и равномерно непрерывны с модулем непрерывности, удовлетворяющим двойному условию Дини. Данный потенциал рассмотрен в полуограниченной пространственной области с негладкой, вообще говоря, по временной переменной боковой границей из класса Дини–Гельдера. Плотность потенциала ограничена и Дини-непрерывна на боковой границе области (поверхности-носителе плотности) с модулем непрерывности, удовлетворяющим условию Дини. Установлены оценки в классе Дини для указанного потенциала и его пространственных производных первого порядка, а также для их приращений по временной и пространственным переменным. Для доказательства использовано представление фундаментального решения параболического уравнения, построенного методом Леви. Полученные оценки могут быть необходимы при исследовании разрешимости и гладкости решений начально-краевых задач для параболических уравнений второго порядка с Дини-непрерывными коэффициентами.
Метод защищённого обмена данными на основе адаптивной редукции входного потока сообщений для повышения достоверности аутентификации
Предложен метод защищённого обмена данными, основанный на адаптивной редукции входного потока сообщений для повышения достоверности аутентификации. В основе правил обработки сообщений лежит анализ метаинформации о потоке сообщений от источника к приёмнику. Исследована система, в которой априорным знанием о свойствах потока является закон распределения случайной величины — количества сообщений, прошедших по общему каналу связи между двумя последовательными сообщениями источника. На основе этого приёмник формирует критерии о включении входящих сообщений в процесс обработки. В ходе моделирования установлено, что в обозначенном диапазоне вероятность ошибочной обработки сообщений снижается в 1,05… 1,15 раза по сравнению с использованием методов, основанных на исключительной обработке сообщений и ассоциированных с ними тегов аутентификации. Установлены границы рабочих параметров метода, при которых сохраняется его эффективность.
Повышение эффективности использования энергоресурсов на технологическом участке производства этилена
Цель настоящего исследования — повышение эффективности использования энергоресурсов на технологическом участке производства этилена путем применения методов энерготехнологического комбинирования. В работе использованы следующие теоретические и эмпирические методы: анализ данных и наблюдение, в том числе анализ тепловых балансов оборудования, структуры энергетических ресурсов, параметров пара и мониторинг технологического оборудования. Определен состав оборудования, в котором реализуются технологические процессы, сопровождающиеся выделением вторичных энергоресурсов (ВЭР). Установлена выработка тепла ВЭР от закалочно-испарительных аппаратов и от котлов-утилизаторов за печами пиролиза. На основе полученных данных предложена организация собственного энерготехнологического комплекса на базе турбоагрегата противодавления, позволившего снизить потери энергии водяного пара при его дросселировании, а полученную электрическую энергию использовать для собственных нужд предприятий топливно-энергетического комплекса.
Обзор методов утилизации отработанных лопастей ветроэнергетических установок
В настоящее время наблюдается активный рост ветроэнергетической отрасли. Глобальная установленная мощность ветроэнергетических установок составляет 1132,8 ГВт. Она увеличившись за десять лет в 2,7 раза, а при сохранении таких темпов роста к 2035 г. их установленная мощность составит 2800 ГВт для самого консервативного сценария и, соответственно, 15…18% от мирового производства электроэнергии. Следовательно, возникает серьезная обеспокоенность проблемой накопления отработанных лопастей турбин ветрогенераторов, которые уже в наше время выводятся из эксплуатации при среднем сроке службы не более 25 лет. Основная сложность состоит в том, что лопасти изготовлены из композитных материалов, где стекловолокно «вшито» в полимерную матрицу, что делает невозможным их вторичное использование и создает проблемы в переработке. Рассмотрены основные направления и способы переработки композитного материала лопасти: механическая переработка, химическая — сольволиз, термическая— пиролиз и сжигание, комплексная — использование в производстве цемента. Проанализированы их достоинства и недостатки на основе таких показателей, как качество восстановленного стекловолокна, возможность получения вторичных продуктов переработки, энергетические затраты, отработанность и коммерциализированность технологического процесса. В качестве перспективного способа переработки отработанных лопастей выделен пиролиз, позволяющий получать стекловолокно допустимого качества для изготовления менее ответственных композитных материалов при относительно низких энергозатратах. Обозначены дальнейшие пути исследования в рамках указанной технологии, подчеркнута важность исследования влияния температуры, длительности процесса термической обработки и состава газовой среды на степень удаления углерода из волокон.
Оценка влияния территориального расширения мегаполиса на его энергопотребление в ЖКХ
Цель исследования — оценка влияния территориального расширения Москвы и локально-временных изменений климатических условий на требуемые теплотехнические характеристики зданий и их энергопотребление. Представлены результаты анализа климатических данных за период с 1981 по 2023 гг., расчёты температуры холодной пятидневки по СП 131.13330.2025, а также теплотехнические расчёты термического сопротивления и тепловых потерь типового жилого здания серии ПИК-1 с применением локально наблюдаемых и нормативных климатических показателей. Полученные результаты показали существенные различия локальных температурных условий между разными районами Москвы и выявили влияние этих различий на требуемое термическое сопротивление ограждающих конструкций и величину тепловых потерь здания. Практическая ценность работы заключается в обосновании применения локальных климатических данных при проектировании и реконструкции зданий, а также обосновании необходимости корректировки нормативных требований к теплозащите зданий, расположенных в районах с отличающимися параметрами наружного климата. Сделан вывод о том, что использование локальных климатических параметров способствует более корректной оценке тепловых потерь и энергопотребления в условиях крупного мегаполиса.
Перспективы транспортировки водорода по магистральным газопроводам
Проведено комплексное исследование возможности и целесообразности транспортировки водорода с использованием существующей инфраструктуры магистральных газопроводов, что является актуальной задачей в контексте декарбонизации энергетики. Выполнен сравнительный анализ энергетической эффективности транспортировки чистого водорода и метан-водородных смесей с различным процентным содержанием водорода. Идентифицированы и проанализированы ключевые параметры газовой смеси, оказывающие решающее влияние на гидродинамические и эксплуатационные характеристики газотранспортной системы. К ним относятся вязкость, плотность, удельная теплоемкость, коэффициент сжимаемости, скорость потока, напрямую влияющие на пропускную способность трубопровода, потери давления и условия сжигания топлива в конечных точках. На основе математического моделирования количественно оценено, как увеличение доли водорода в смеси воздействует на режимные параметры работы газопровода. По результатам анализа сформулированы практические рекомендации по мерам повышения энергетической эффективности транспорта метан-водородных смесей по магистральным газопроводам. Проведенное исследование доказывает осуществимость использования газопроводов для транспортировки водородсодержащих смесей, но подчеркивает необходимость глубокой технико-экономической оценки для каждого конкретного случая, определяя оптимальный путь интеграции водорода в существующую газотранспортную систему.
Влияние выбора кинетического механизма на результаты моделирования времени задержки воспламенения кислородно-топливной смеси
Одним из эффективных способов уменьшить вредные выбросы в атмосферу от тепловых электростанций является переход к кислородно-топливным энергетическим комплексам (КТЭК). Одним из наиболее ответственных элементов КТЭК является камера сгорания, в которой сжигаются газообразные топлива в среде О2 и СО2 при сверхкритических давлениях. В настоящее время отсутствуют рекомендации по проведению численного моделированию кислородно-топливного горения, в частности рекомендации к выбору кинетических механизмов. В статье приводятся результаты верификации кинетических механизмов GRI 3.0, UoS sCO2 2.0, OXY-NG и Skeletal по времени задержки воспламенения метана — основного компонента природного газа — в диапазоне давлений 0,61…266,3 атм., коэфиициентов расхода кислорода (α) от 0,5 до 2,0 и молярных долей СО2-разбавителя 30…89,5% на основе доступных экспериментальных данных, представленных в литературе. Установлено, что на давлениях до 200 атм наиболее точным механизмом является UoS sCO2 2.0, а при давлениях более 200 атм. – OXY-NG. Определено, что в опубликованных экспериментальных данных имеются существенные пробелы, которые необходимо устранить для разработки и валидации более точных кинетических механизмов, подходящих для проектирования камер сгорания КТЭК.
Молекулярно-динамический подход к исследованию процесса объемной конденсации в пересыщенном паре аргона
В работе на примере задачи о релаксации пересыщенного пара аргона к равновесному состоянию представлены результаты молекулярно-динамического моделирования процесса гомогенной нуклеации. Результаты моделирования показали существование кластеров малых размеров в системе с начальной степенью пересыщения, близкой к единице. Доказано, что система стремится к равновесному состоянию за счет образования кластеров.
Моделирование режимов скользящего регулирования во втором контуре атомной электростанции с реактором типа ВВЭР
Основная цель — исследование возможности повышения маневренности энергоблоков атомных электростанций (АЭС) типа ВВЭР за счет внедрения скользящего регулирования давления свежего пара без значительного ущерба для их экономичности. Предложен метод, устраняющий ключевой недостаток скользящего режима на АЭС — снижение температуры насыщения пара. Методология включает установку в тепловую схему водо-парового перегревателя, использующего освободившееся при разгрузке реактора тепло для дополнительного перегрева пара на выходе из парогенератора. Проведено математическое моделирование как самого перегревателя, так и энергетических показателей энергоблока в режимах постоянного и скользящего давлений. Представлены результаты расчетов энергетических показателей паровой турбины и блока в целом и их сравнительная оценка, подтверждающая эффективность предложенного технического решения. Установлено, что при использовании скользящего регулирования с дополнительным перегревом пара выработанная мощность турбины на пониженных нагрузках при поддержании температуры пара после подогревателя на уровне ее значения в номинальном режиме превышает мощность в базовом режиме (при постоянном давлении) на 5,0…9,0%. Результаты исследования могут быть использованы при модернизации действующих и проектировании новых атомных энергоблоков с реакторами типа ВВЭР для расширения их диапазона работы в маневренных режимах, что актуально в условиях роста доли нестабильной генерации в энергосистеме.
Математическая модель процесса смешения двух воздушных потоков с различными характеристиками с целью регулирования режимов работы компрессоров
Проведены исследования процесса смешения воздушных потоков, создаваемых разными нагнетателями. Предложена математическая модель по расчету параметров, определяющих режим работы компрессора в смешении потоков, представляющая собой систему алгебраических уравнений, включающую уравнения неразрывности и сохранения количества движения и отражающую параметры воздушных потоков при их взаимодействии. Проведены экспериментальные исследования на лабораторной установке по выявлению факторов, влияющих на параметры смешивающихся потоков воздуха. По результатам исследований получена эмпирическая формула для расчета коэффициента местного сопротивления тройника, отражающая степень потери давления в воздушных потоках при их смешении. Расчеты, проведенные на модели с учетом данных, полученных экспериментально, проверены при производственных испытаниях на действующем оборудовании одного из предприятий страны. Полученные зависимости и проверенная математическая модель являются основой для разработки алгоритмов систем автоматического регулирования (АСР) совместной работы компрессоров, позволяющих стабилизировать параметры смешанного потока
К 70-летию Григория Валентиновича Томарова