2. Головна
  3. АРХІВ НОМЕРІВ
  4. 2020 рік
  5. Том 42, № 4 (2020)
  6. c. 49-70

КОМП'ЮТЕРНІ МОДЕЛІ ДЛЯ УПРАВЛІННЯ РЕЖИМАМИ ЕЛЕКТРОСТРУМОВОЇ ОБРОБКИ РОЗПЛАВІВ ЗА ЗАДАНИМИ КРИТЕРІЯМИ ЯКОСТІ ЛИТИХ ВИРОБІВ.Ч.IІ.

Ю.М. Запорожець, А.В. Іванов, Ю. П. Кондратенко, В.М. Цуркін

Èlektron. model. 2020, 42(4):49-70
https://doi.org/10.15407/emodel.42.04.049

АННОТАЦИЯ

Наведено результати комп'ютерного моделювання процесу електрострумової обробки (ЕСО) розплавів, виконаного на основі диференціальних рівнянь методом кінцевих еле­ментів з допомогою програмного пакету COMSOL. За допомогою досвіду чисельних експериментів виявлено недоліки моделей, які обмежують можливість їх використання в алгоритмічних процедурах, що закладені в інформаційну систему ИТИС, описану в пер­шій частині статті. Зазначених недоліків позбавлені розроблені фізично адекватні комп'ютерні моделі, засновані на інтегральному поданні рівнянь процесу ЕСО, які адап­товано до задач управління режимами ЕСО (УРЕСО) розплавів. Надано результати ве­рифікації розробленої моделі за аналітичними зразками. Наведено приклади вирішення завдань, що імітують режими ЕСО. Отримані результати створюють підстави для пе­реходу до реалізації всієї концепції автоматизації системи УРЕСО.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА:

комп'ютерна модель, диференціальні, інтегральні рівняння, струм, поле, скінченні елементи, ітерація, збіжність, точність.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Запорожец Ю.М., Иванов А.В., Кондратенко Ю.П., Цуркин В.Н. Компьютерные мо­дели для управления режимами электротоковой обработки расплавов по заданным критериям качества литых изделий. Ч. І // Електрон. моделювання, 2020, 42, № 3, с 53—
  2. Подольцев А.Д., Кучерявая И.Н. Мультифизическое моделирование процессов индукционного нагрева и плавления проводящих заготовок с концентратором магнитного потока // Электрон. моделирование, 2015, 37, № 4, с. 97—107.
  3. Farrokhnejad Mehdi. Numerical Modeling of Solidification Process and Prediction of Mechanical Properties in Magnesium Alloys // Electronic Thesis and Dissertation Repository, 1459. 2013. https:// ir.lib.uwo.ca/etd/1459.
  4. Vito Logar Modelling and Simulation of the Electric Arc Furnace Processes. Proceedings of the 9th EUROSIM & the 57th SIMS 1 September 12th-16th, Oulu, Finland, 2016. DOI: 10.3384/ecp171421.
  5. Казак О.В., Семко А.Н. Моделирование электровихревых полей в металлургических печах // Мат. мод., 2009, № 2 (21), с. 48—53.
  6. Подберезная И.Б. Применение пространственных интегральных уравнений для расчета квазистационарных электромагнитных полей в электромеханических устройствах // Изв. ЮФУ. Технические науки, 2014, с. 250—264.
  7. Тимофеев В.Н., Хацаюк М.Ю. Аналитический расчет дифференциальных и интегральных электромагнитных характеристик МГД-перемешивателя // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технологии, 2017, 10(1), с.74—84. DOI: 10.17516/ 1999-494X-2017-10-1-74-84.
  8. Ivanov A.V., Tsurkin V.N. Peculiarities of Distribution of Electromagnetic and Hydrodynamic Fields for Conductive Electric Current Treatment of Melts in Different Modes// Surf. Eng. Appl. Electrochem, 2018, 55, p. 53—64.
  9. Щерба А.А., Иванов А.В. Электротехнические компактные системы обработки расплавов металлов высоковольтными электроразрядными импульсами //Зб. наук. праць «Праці Іниституту електродинаміки НАН України», Київ, Україна, 2013, вип. 36, с. 96—102.
  10. Zhang Y.H., Xu Y.Y., Ye C.Y. et al. Relevance of electrical current distribution to the for­ced fow and grain refnement in solidifed Al-Si hypoeutectic alloy // Scientific Reports, 2018, 8:3242. DOI: 0.1038/s41598-018-21709-y.
  11. Роуч П. Вычислительная гидродинамика. М.: Мир, 1980, 618 с.
  12. Виноградов Д.А., Тепляков И.О., Порохонько В.Б. Методика численного моделирования электровихревых течений в плавильных агрегатах с использованием технологии CUDA. http://www.itp.nsc.ru/conferences/avtfg14/files/15.pdf
  13. Zaporozhets Y., Ivanov A., Kondratenko Y. Geometrical Platform of Big Database Computing for Modeling of Complex Physical Phenomena in Electric Current Treatment of Liquid Metals. https://doi.org/ 10.3390/data4040136
  14. Zaporozhets Y.M., Kondratenko Y.P., Kondratenko V.Y. Mathematical Model of Magnetic Field Penetration for Applied Tasks of Electromagnetic Driver and Ferromagnetic Layer Interaction // Applied Mathematics and Computational Intelligence, FIM 2015, Vol. 730 Advances in Intelligent Systems and Computing, pp. 40–53. DOI:10.1007/978-3-319-75792-6_4
  15. Тихонов А.Н. Самарский А.А. Уравнения математической физики. Учеб. пособие для вузов. М.: Наука, 1977, 735 с.
  16. Свешников А.Г., Боголюбов А.Н., Кравцов В.В. Лекции по математической физике. М.: Изд-во МГУ, 1993, 352 с. 
  17. Демирчян К.С., Чечурин В.Л. Машинные расчеты электромагнитных полей. М.: Высш. шк., 1986, 240 с.
  18. Запорожец Ю.М. Исследование полей постоянных магнитов и разработка методов их расчета в магнитных системах силовых электротехнических устройств. Диссер­тация … канд. техн. наук. Киев: Ин-т электродинамики АН УССР, 1983, 228 с.
  19. Ануфриев И.Е., Смирнов А.Б., Смирнова Е.Н. MATLAB БХВ-Петербург, 2005, 1104 с.
  20. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука, 1979, 288 с.
  21. Верлань А.Ф., Сизиков В.С. Методы решения интегральных уравнений с программами для ЭВМ. Киев: Наук. думка, 1978, 219 с.
  22. Нелинейные цепи и основы теории электромагнитного поля. / Под ред. П.А. Ионкина. Учеб. для электротехн. вузов. М.: Высш. шк., 1976, 383 с.

ЗАПОРОЖЕЦ Юрий Михайлович, канд. техн. наук, доцент, ст. науч. сотр. Института импульсных процессов и технологий НАН Украины. В 1973 г. окончил Николаевский ко­раблестроительный институт им. Адмирала С.И. Макарова. Область научных исследова­ний — моделирование электромагнитных полей технических объектов; процессы преобразования энергии, энергетическое оборудование и системы; автоматизация и моде­лирование технологических процессов.

ИВАНОВ Артём Владимирович, канд.техн. наук, ст. науч. сотр. Института импульс­ных процессов и технологий НАН Украины. В 2002 г. окончил Николаевский корабле­строи­тельный институт им. адмирала С.И. Макарова. Область научных исследований — процессы энергетической обработки металлических материалов; моделирование электромагнитных полей технических объектов.

КОНДРАТЕНКО Юрий Пантелеевич, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой интеллек­туальных  информационных  систем  Черноморского  национального  университета им. П. Могилы. В 1976г. окончил Николаевский кораблестроительный институт им. ад­мирала С.И. Макарова. Область научных исследований — автоматизация, робото­тех­ника, датчики и системы управления, интеллектуальные системы поддержки принятия решений, нечеткая логика. 

ЦУРКИН Владимир Николаевич, канд. физ.-мат. наук, вед. науч. сотр. Института им­пульсных процессов и технологий НАН Украины. В 1974 г. окончил Харьковский поли­технический институт. Область научных исследований — процессы энергетической обработки металлических материалов.

Полный текст: PDF