Математичне моделювання теплових процесів у керамічних та надтвердих матеріалах з ідентифікацією їх теплофізичних властивостей

- засоби автоматизації розрахункового визначення ТФХ та ГУ, виконані у вигляді аналогових, гібридних або цифрових обчислювачів спеціалізованого або загального призначення, які в гібридному і цифровому варіантах споряджаються програмним забезпеченням для керування розв'язанням внутрішньої або зовнішньої ОЗТ, а при аналоговій реалізації часто являють собою портативні вимірювальні прилади;

- електронні бази даних про ТФХ теплотехнічних матеріалів, що дозволяють заносити нові дані, сортувати, переглядати та передавати збережену інформацію як елементи вихідних даних для моделювання;

- обчислювальні засоби та комп'ютерні програми, що здійснюють аналогове, гібридне або цифрове моделювання теплового поля;

- засоби оптимізації, діагностики та тестування, призначені для оптимального проектування, прогнозування ресурсних показників і перевірки працездатності як самого виробу, так і технічних та програмних засобів його теплофізичного дослідження.

Розглянуто питання застосування аналогової обчислювальної техніки для моделювання температурних полів. Запропоновано схему корекції параметрів R-сітки з використанням блоків обчислення поліномів.

Розроблені автором схеми аналогових приладів дозволяють автоматизувати обробку результатів експерименту зі складеним зразком і калориметричним експериментом для визначення температурних залежностей теплопровідності та теплоємності. При цьому для мінімізації відхилу використовувалися методи покоординатного спуску та штрафних функцій, а при моделюванні - нові апаратні реалізації прямого і оберненого інтегральних перетворень, що, крім одержання практичних результатів (наприклад, прилад “Пошук”), дало можливість почати формування нового методу автоматизованого підбору.

З урахуванням гібридного характеру засобів експериментального теплового дослідження написана керуюча ними програма “MEASURES”. Вона майже 10 років використовується на заводі “Електроважмаш” для діагностики турбогенераторів. Запропоновано гібридні схеми корекції параметрів сіткової моделі та визначення температурних залежностей теплопровідності.

Аналіз сучасного стану обчислювальної техніки показує правильність вибору методу скінченних різниць для розв'язання задач комплексного теплофізичного дослідження, однак з урахуванням тенденцій розвитку таких досліджень за рахунок спряжених постановок, найбільш перспективними є цифрові реалізації методу скінченних об'ємів.

Розділ 4. Включений до нього матеріал є результатом досліджень, ціль яких - відпрацьовування методики ідентифікації ТФХ, орієнтованої на цифрові, аналогові та гібридні обчислювальні засоби. За основу був взятий методологічний підхід, характерний для способів розв'язання внутрішніх ОЗТ в екстремальній постановці, що передбачає мінімізацію функціонала, який є мірою відповідності розрахованого температурного поля даним експерименту. При цьому характеристики (T) і c_V(T), що підлягають підбору, як правило, зображаються багаточленами. Така постановка дозволила частину алгоритму ідентифікації ТФХ, налагодженого на ЦОМ, яка здійснює керування моделюванням, практично без змін використати в програмі для гібридних систем та, зокрема, для аналого-цифрового обчислювального комплексу “Нептун”. Завдяки цьому з'явилася можливість поширити на аналогові і гібридні способи ідентифікації ТФХ рекомендації з вибору умов проведення експерименту та параметрів алгоритмів, які були знайдені в результаті обчислювальних експериментів, проведених на ЦОМ.

Викладено теоретичні основи нового регуляризуючого методу автоматизованого підбору, що має такі відмітні ознаки:

- розв'язання пробної прямої задачі в рамках цього методу передбачається починати з перетворення математичної моделі за допомогою підстановок Кірхгофа або Гудмена, що хоча і ускладнює процедури моделювання ГУ і розрахунку цільової функції, у цілому позитивно позначається на ефективності вирішення ОЗТ;

- подання температурних залежностей рекомендується здійснювати у вигляді одного (для теплопровідності) або двох (для теплоємності) відрізків поліномів Чебишева, тому що інші форми апроксимації шуканих функцій, наприклад сплайни, гірше відбивають характер цих фізичних величин, не відповідають обраним принципам регуляризації або надлишкові для даного випадку;

- у процесі розв'язання оберненої задачі підбираються не тільки значення коефіцієнтів поліноміальної апроксимації, але і ступінь полінома - він послідовно збільшується на одиницю, починаючи з нульового, доти, поки одержуване мінімальне значення функціонала відхилу не стане меншим похибки вимірів, що дає сигнал припинення підбора ступеня та початку регуляризації;

- вирішення супроводжується регуляризацією, тому крім відхилу мінімізується стабілізуючий функціонал і враховується ряд регуляризуючих обмежень, для чого застосовуються пошук мінімуму методом деформовного багатогранника та метод штрафних функцій, який добре уловлює порушення умов;

- оскільки взятий на озброєння метод мінімізації сам по собі не гарантує в складних випадках вихід на глобальний мінімум, передбачені заходи теплофізичного характеру для надійного влучення (уже на стадії вибору початкового наближення) в окіл глобального мінімуму за допомогою попереднього розв'язання оберненої задачі спрощеним (наприклад, аналітичним або числово-аналітичним) методом; допомагає також дотримання в процесі вирішення умов (T) > 0 та c_V(T) > 0, що випливають із фізичного змісту цих функцій;

- структура методу (проста скінченнорізницева модель, внутрішні параметри якої не залежать завдяки перетворенням від потенціалу поля, і оптимізовані по швидкодії нескладні процедури ідентифікації та регуляризації) дозволяє забезпечити можливість розв'язання задачі засобами цифрової, аналогової та аналого-цифрової обчислювальної техніки.

Частина матеріалу розділу присвячена аналізу характеристик точності запропонованого методу за результатами вирішення великої серії методичних обернених задач. Показано, що при обробці експериментально отриманих даних, похибка яких характерна для більшості вимірювальних засобів (від 0,1 до 1 %), достовірні результати можуть бути отримані на сітці середніх розмірів (кілька сотень вузлів). Найкращі результати отримані у випадку квадратичного функціонала відхилу. Інші раціональні параметри розв'язання внутрішньої ОЗТ потрапили в діапазон, цілком прийнятний для реалізації таких розв'язань будь-якими типами обчислювальних засобів. Правда, у випадку аналогових обчислень є труднощі з апаратною реалізацією методу пошуку деформовним багатогранником. У аналогових та спеціалізованих гібридних приладах він був замінений простим покоординатним спуском, що завдяки високій швидкодії аналогових елементів не спричинило помітного зниження швидкості вирішення.

Як приклад гібридної реалізації методу автоматизованого підбору наведена процедура розв'язання внутрішньої ОЗТ за допомогою аналого-цифрового обчислювального комплексу “Нептун”. Багато елементів гібридного вирішення були потім перенесені в комп'ютерні програми цифрового варіанта методу.

Запропоновано кілька підходів до організації розв'язання обернених задач за допомогою відомого пакета програм PHOENICS британської фірми CHAM. Передбачається пробне моделювання, введення вихідних даних та аналіз отриманих результатів здійснювати засобами цього пакета, а керування моделюванням у процесі серії вирішень прямих задач покласти на додатковий блок вирішення оберненої задачі ОПТИМІЗАТОР. Крім методу автоматизованого підбору, він підтримує спосіб ідентифікації, що ґрунтується на використанні функцій впливу шуканих параметрів на поле, що моделюється. Розглядаються шляхи зміни пакета PHOENICS при введенні в нього засобів оптимізації та варіант його “неруйнівного” використання в режимі вирішення оберненої задачі.

Застосування розробленого методу автоматизованого підбору не тільки для розв'язання обернених задач, але і для іншого способу інформаційної підтримки теплофізичних досліджень - апроксимації дискретно заданих функцій - дозволило створити ефективну базу даних про ТФХ.

При розробці процедури апроксимації дискретно заданої ТФХ були поставлені такі мети (формалізовані в алгоритмі у вигляді відповідних цільових функцій або умов, зображених як нерівності):

- одержати найкраще аналітичне наближення вхідних табличних даних у вигляді гладкої одиночної функції;

- виконати умову максимальної усталеності такого наближення шляхом узгодження порядку апроксимуючої функції з похибкою вихідних даних;

- виконати умову максимальної гладкості такої функції.

Цим цілям при апроксимації служить така послідовність алгоритмічних дій:

- попереднє наближення поліномом Чебишева мінімального (нульового) порядку;

- мінімізація середньоквадратичного відносного відхилу між значеннями табличної функції та тими, які отримані в результаті функціонального наближення при тих же табличних температурах;

- порівняння мінімального значення отриманого відхилу із середньоквадратичною похибкою виміру вихідних даних (значень дискретно заданої функції);

- збільшення порядку полінома на одиницю, якщо похибка вихідних даних менше мінімального відхилу, що у випадку полінома нульового порядку відбувається практично завжди;

- повторення мінімізації функціонала відхилу зі збільшеним порядком полінома;

- продовження такої послідовності дій доти, поки порядок полінома не зрівняється із числом вузлів таблиці або мінімум відхилу не буде дорівнювати або буде меншим похибки вихідних даних (коли це трапиться, перші дві із зазначених вище цілей будуть досягнуті);

- виконання процедур, що здійснюють регуляризацію розв'язання шляхом пошуку такого набору поліноміальних коефіцієнтів, при якому не тільки досягається рівність значень зазначеного відхилу та похибки, але і забезпечується максимальна гладкість апроксимуючої кривої; як відомо, серед кривих того самого порядку найбільш гладкою буде та з них, у якої довжина вектора коефіцієнтів мінімальна; для одержання такого набору коефіцієнтів потрібно мінімізувати ще один функціонал, величина якого пропорційна середньоквадратичному значенню відносних величин поліноміальних коефіцієнтів;

- перевірка основної умови регуляризації: для будь-якого набору коефіцієнтів відхил між табличними та згладженими значеннями функції, що ідентифікується, не повинна бути меншою за похибку вихідних даних (якщо це підтверджується, то отримано кінцевий регуляризований результат апроксимації).

Розділ 5. Матеріал цього розділу відбиває роботу автора з ідентифікації ТФХ нових матеріалів. Мова йде про використання викладеного вище методу автоматизованого підбору для визначення ТФХ таких матеріалів, як кераміка, аморфні метали та надтверді полікристали, на першому етапі комплексного теплофізичного дослідження. Отримані дані, а також попередньо перетворена дискретна інформація про ТФХ з довідників зберігаються в розробленій автором базі даних EXPODATA.

Теорія ідентифікації та методологія розв'язання обернених задач є потужними інструментами, використовуваними дослідниками для інтерпретації результатів теплофізичних експериментів. Зокрема, вирішення внутрішніх ОЗТ служать достовірним, а в ряді випадків єдиним, джерелом відомостей про ТФХ матеріалів. Особливого змісту ідентифікація теплофізичних властивостей шляхом розв'язання обернених задач набуває в тих випадках, коли досліджуються нові або маловивчені матеріали, для яких немає довідкових даних про ТФХ взагалі, або вони є, але їхня вірогідність залишає бажати кращого. Буває і так, що ТФХ були отримані в обмеженому діапазоні температур, а матеріалу доводиться працювати в більш широкому температурному спектрі.

Розв'язанням внутрішніх ОЗТ методом автоматизованого підбору визначена (T) нового перспективного теплоізоляційного матеріалу, у складі якого переважає оксид алюмінію. Вихідні дані отримані з ретельно підготовленого експерименту. Найбільше навантаження при обробці даних експерименту цим способом лягає на процедуру чисельного моделювання поля температур у зразку та еталоні. Структура цієї процедури визначається математичною моделлю розглянутого процесу теплопровідності. Оскільки експериментальна установка створює спрямований тепловий потік, можна розглядати систему еталон-зразок як двошарову напівнескінченну пластину з ідеальним контактом між шарами та ГУ I роду по обидва боки. У цьому випадку математична модель спостережуваного явища складається з таких рівнянь (де T₁, T₂, T₃ - дані вимірювання температур):

T(x)|_{x = 0} = T₁ на гарячій границі (стик нагрівника з еталоном);

= 0 усередині еталона (_е - його теплопровідність);

T(x)|_{x = l} = T₂ у точці стику еталона зі зразком (l - довжина еталона);

= 0 у внутрішніх точках зразка ( - його теплопровідність);

T(x)|_{x = L} = T₃ на холодній границі (L - довжина еталона зі зразком).

Спростити моделювання теплового процесу, описуваного наведеними нелінійними рівняннями, і, тим самим, прискорити обчислення вдається за рахунок їхнього перетворення за допомогою підстановки Кірхгофа. Хоча при цьому виникає необхідність введення в програму блоку оберненого перетворення, загальний об'єм обчислень скорочується істотно, а в даному одновимірному стаціонарному випадку розв'язання і зовсім стає числово-аналітичним. При цьому навіть немає необхідності здійснювати різницеву апроксимацію.

Ідентифікація температурної залежності теплопровідності (T) методом автоматизованого підбору припускає багаторазове моделювання зазначеним способом температурних полів у досліджуваному та еталонному об'єктах, що супроводжується підбором параметрів цієї залежності. Розв'язання закінчується, коли усереднений відхил між модельованими та спостережуваними в експерименті температурами дорівнює похибці вимірів або досягає свого мінімуму.

У результаті застосування методики розв'язання оберненої задачі для ідентифікації (T) ряду нових керамічних матеріалів був розроблений оптимальний за своїми теплоізоляційними та механічними властивостями склад безвипалювальної кераміки на алюмофосфатному зв'язувачі. За нашими розрахунками він повинен містити у своєму складі три частини кварцу, сім частин корунду та від 25 до 30 % аморфних волокон оксиду алюмінію. Ефективність такого матеріалу була потім неодноразово доведена його успішною експлуатацією як теплозахисного покриття елементів енергетичного устаткування.

Запропоновано спосіб ідентифікації температурної залежності теплопровідності матеріалів нового класу, що ґрунтується на розв'язанні ОЗТ. Отримані ретельно вивірені результати для аморфного сплаву (металевого скла) Co₇₇Fe₄Cr₇Si₈B₄. Запропоновано методику визначення температурної залежності теплоємності металевих стекол. Обробка даних експерименту проводилася за формулою абсолютного адіабатичного способу виміру теплоємності й за допомогою методу автоматизованого підбору. Результати обох способів порівнювались при ідентифікації теплоємності кристалічних й аморфних сплавів.

Шляхом вирішення обернених задач отримані уточнені температурні залежності теплопровідності маловивчених надтвердих полікристалів штучного алмазу АСБ і СКМ та нітриду бору марок гексаніт-Р та ельбор-Р.

Температурна залежність питомої об'ємної теплоємності полікристала балас була ідентифікована окремо та одночасно з теплопровідністю за допомогою аналогових, гібридних і цифрових засобів.

Погляди автора на те, як краще одержувати, перетворювати, зберігати та використовувати дані про ТФХ, були реалізовані при розробці бази даних EXPODATA, що дозволяє коректно подавати дискретну інформацію про температурні залежності теплопровідності, теплоємності і густини матеріалів.

Розділ 6 присвячений практичній реалізації завершального етапу запропонованого нами підходу до методичного та технічного забезпечення комплексних теплофізичних досліджень.

Використовуючи розроблені методи, програмні й обчислювальні засоби, а також дані про теплофізичні властивості керамічних і надтвердих матеріалів, отриманих на етапі інформаційної підтримки дослідження, ми змогли розпочати багатоваріантне моделювання температурних полів у керамічних платах електронних модулів, а також у надтвердих вставках різального інструменту в процесі заточувального шліфування.

Вибір раціональних параметрів мікроканальної системи рідинного охолодження РЕА спирався на найбільш реалістичне тривимірне моделювання теплових процесів у платах або підкладках, що несуть на собі тепловиділяючі елементи, чутливі до порушення номінального температурного режиму. При цьому гідравлічні й теплові процеси в каналах охолодження, розташованих у тілі плати, враховувалися в досить повному обсязі, що було підтверджено порівнянням результатів моделювання з даними натурного експерименту. Наведене аксонометричне зображення поля температур отримано за допомогою постпроцесора комплексу програм SBORKA, спеціально розробленого нами для дослідження теплових процесів в електронних елементах. Він був переданий у проектні організації в порядку виконання укладених з ними господарських договорів. Позитивний ефект від використання цього програмного забезпечення та результатів теплофізичних досліджень, отриманих з його допомогою, підтверджений двома актами про впровадження у виробництво.

Моделювання двовимірних нестаціонарних полів у матеріалах, які шліфуються, дало багато інформації про динаміку температур у недоступних для виміру точках зони різання. Аналіз цих даних привів до оцінки ступеня впливу теплових факторів на процес шліфування твердих матеріалів, що дозволило оптимізувати режимні параметри цього процесу з продуктивності та енергозбереження.

Розрахункові методики та програмні засоби для теплофізичного дослідження процесів шліфування твердих і надтвердих матеріалів та визначення їх теплофізичних властивостей були впроваджені у виробництво. Крім того, вони досить широко застосовуються в дослідницькій і навчальній практиці в Національному технічному університеті “ХПІ” та інших організаціях. Один з таких програмних засобів - комплекс програм, до складу якого входять розрахунковий модуль POLISH і база результатів POL. Розрахунковий модуль підтримує моделювання двовимірного нестаціонарного поля температур у постановці, характерній для теплових явищ, що супроводжують шліфування твердих матеріалів периферичною поверхнею шліфувального круга або системою таких кругів, установлених на планетарній головці. Результати моделювання заносяться в базу результатів, де може зберігатися до тисячі варіантів розв'язків з повним набором відповідних їм вихідних даних. Ці програми, як й інше розроблене в процесі виконання дисертації програмне забезпечення, оснащені зручними користувальницькими екранними інтерфейсами з поданням даних у вигляді графіків, що в значній мірі сприяє розширенню сфери практичного використання результатів роботи.

На завершальній стадії теплофізичного вивчення полікристалів надтвердих матеріалів розрахунковим шляхом були також визначені тривимірні нестаціонарні температурні поля в різальних елементах двох типів - у вигляді штучного алмазу з циліндричною оправкою та у формі двошарової пластини. Розрахунки за допомогою нашої програми і пакета PHOENICS проведені в тривимірній постановці, максимально наближеній до математичної моделі (1), показали, як прогрівається надтвердий матеріал, що шліфується, протягом декількох проходів шліфувального круга, де і коли градієнти температур досягають своїх максимальних значень. У цих точках може відбутися розтріскування дорогого матеріалу. Уникнути цього дозволяють бездефектні режими шліфування, вибір яких істотно полегшує багатоваріантне моделювання таких теплових процесів. Так, впровадження результатів моделювання полів температур у надтвердому полікристалі, що шліфується разом з оправкою, дозволило підвищити ефективність обробки на 10 %.

Розрахунки для периферичного одноосьового та двоосьового шліфування показали, що планетарна головка може забезпечити менш термонапружений режим, що в більшості випадків означає більш якісну обробку. При торцевому шліфуванні полікристалів динамічні характеристики теплового процесу більше пов'язані з поздовжньою подачею та інтенсивністю охолодження зони різання.

ВИСНОВКИ

1. Сформовано комплексний підхід до теплофізичного дослідження нових матеріалів, у якому прямі та обернені задачі теплопровідності розглядаються не як протилежності, а як частини єдиної експериментально-розрахункової технології, що взаємно доповнюють одна іншу.

2. Запропоновано класифікацію і огляд методів розв'язання внутрішніх ОЗТ в істотно зміненому та доповненому вигляді. Аргументовано показано, що для цілей комплексного теплофізичного дослідження нових матеріалів найбільш ефективними будуть екстремальні методи автоматизованого підбору з перетворенням математичної моделі.

3. Розроблено метод автоматизованого підбору, що може претендувати на новизну завдяки таким своїм відмітним ознакам:

- вирішення пробної прямої задачі в рамках цього методу передбачається починати з перетворення математичної моделі за допомогою підстановок Кірхгофа та Гудмена;

- подання температурних залежностей рекомендується здійснювати у вигляді одного (для теплопровідності) або двох (для теплоємності) відрізків поліномів Чебишева;

- у процесі розв'язання оберненої задачі підбираються не тільки значення коефіцієнтів поліноміальної апроксимації, але й ступінь полінома;

- розв'язання супроводжується регуляризацією, тобто крім відхилу мінімізується стабілізуючий функціонал і враховується ряд регуляризуючих обмежень, для чого застосовуються пошук мінімуму методом деформовного багатогранника та метод штрафних функцій;

- передбачено заходи теплофізичного характеру для надійного влучення в окіл глобального мінімуму за допомогою попереднього вирішення оберненої задачі спрощеним аналітичним або численно-аналітичним методом;

- структура методу обрана таким чином, щоб забезпечити оптимальне за швидкістю розв'язання задачі засобами як цифрової, так й аналогової або гібридної обчислювальної техніки.

4. Запропоновано вдосконалену процедуру вирішення нелінійної ПЗТ, що дозволила істотно спростити та прискорити моделювання як на завершальній стадії вивчення теплового процесу, так і при розв'язанні обернених задач теплопровідності. Для дискретизації математичної моделі обраний метод скінченних різниць, хоча і не виключається можливість використання інших методів. При цьому розрахунки опираються на

- неявну і явно-неявну схеми та тих з них, які забезпечують другий порядок точності;

- широке застосування підстановок Кірхгофа та Гудмена, підтримуване повним набором процедур прямого і оберненого перетворень моделі;

- метод ітерацій, що дає можливість одержати більш стійке вирішення, ніж безітераційні підходи, а також скористатися верхньою або нижньою релаксацією та способами ітераційної регуляризації;

- керований підбор оптимального коефіцієнта релаксації;

- дотримування схеми Зейделя, що дає помітне прискорення розв'язання;

- обхід вузлів скінченнорізницевої сітки від границі до центра поля;

- раціональний вибір параметра в критерії зупину ітерацій;

- гнучкий підхід до вибору схеми дискретизації та врахування нелінійностей, мірності постановки і технічних засобів проведення розрахунків;

- загущення сітки поблизу границі, як ефективну альтернативу схемам другого порядку точності для приграничних вузлів.

5. На основі методу автоматизованого підбору розроблений оптимизований за швидкодією регуляризуючий метод аналітичного наближення дискретно заданих функцій.

6. Отримані шляхом обробки даних багатоваріантного теплофізичного експерименту раніше недосліджені температурні залежності теплопровідності нових композиційних керамічних матеріалів на основі оксиду алюмінію та діоксиду кремнію. На базі цих даних розроблено оптимальний за своїми теплоізоляційними і механічними властивостями склад безвипалювальної кераміки.

7. У результаті обробки даних ретельно підготовленого теплофізичного експерименту ідентифіковані ніким раніше невивчені ТФХ аморфних металевих сплавів кобальту з залізом, хромом, кремнієм і бором (Co₇₇Fe₄Cr₇Si₈B₄) та заліза з нікелем і бором (Fe₄₀Ni₄₀B₂₀).

8. Уточнені та розраховані для більш широкого, ніж в опублікованих раніше джерелах, діапазону температур залежності теплопровідності і теплоємності надтвердих полікристалічних матеріалів на основі синтетичних алмазів та нітриду бору від температури.

9. Внаслідок продовження комплексного теплофізичного дослідження кераміки та виробів з неї отримані дані, що характеризують зміну температурного поля охолоджуваної плати залежно від інтенсивності охолодження. Це дозволило вибрати раціональну конструкцію та робочі параметри системи рідинного охолодження елементів РЕА.

10. Моделювання двовимірних нестаціонарних полів у матеріалах, що шліфуються, дало багато корисної інформації про динаміку температур у недоступних для виміру точках зони різання. Аналіз цих даних привів до оцінки ступеня впливу теплових факторів на процес шліфування твердих матеріалів, що дозволило оптимізувати режимні параметри цього процесу з продуктивності та енергозбереження.

11. Розрахунковим шляхом визначені тривимірні нестаціонарні температурні поля в різальних елементах двох типів - у вигляді штучного алмазу з циліндричною оправкою та у формі двошарової пластини. Розрахунки за допомогою розробленої програми та пакета PHOENICS показали, як прогрівається надтвердий матеріал, що шліфується, протягом декількох проходів шліфувального круга, де і коли градієнти температур досягають своїх максимальних значень.

12. Розроблений у ході виконання дисертації комплексний підхід до теплофізичного дослідження нових матеріалів має чітку практичну спрямованість. Більшість методичних розробок автора реалізовано у вигляді готових до використання комп'ютерних програм з дружнім інтерфейсом для введення даних та аналізу одержуваних результатів. Крім того, запропоновано цілий ряд аналогових та гібридних схем проведення обчислень. Аналоговий прилад “Пошук”, на який отримане авторське посвідчення, протягом багатьох років використовується як для налагодження елементів методу автоматизованого підбору, так і для практичної ідентифікації теплофізичних характеристик.

13. Отримані в роботі результати довідкового характеру, наприклад теплофізичні характеристики нових матеріалів, були опубліковані у вигляді таблиць, графіків та аналітичних залежностей. Ці дані і велика кількість інформації з інших джерел були поміщені в спеціально розроблену для цієї мети базу даних про ТФХ твердих, рідких та газоподібних тіл EXPODATA, зручну для перегляду, поповнення та практичного використання при розрахунках.

14. Розроблено програму для інформаційно-обчислювального супроводу теплофізичного експерименту MEASURES, що успішно експлуатується понад 10 років у декількох підрозділах ІПМаш і була передана в інші організації як корисний інструмент для візуалізації ходу проведення експерименту та здійснення метрологічних і суміжних обчислювальних робіт. На ДП завод “Електроважмаш” (Харків) вона служить для функціональної діагностики системи охолодження потужних електрогенераторів і метрологічної атестації вимірювальної системи, що підтверджується актом про використання.

15. Комплекс програм для теплового проектування електронних модулів з рідинним охолодженням SBORKA був переданий у проектні організації в порядку виконання укладених з ними господарських договорів. За результатами тривимірного моделювання теплових процесів у модулі та гідравлічних процесів у системі охолодження вдалося вибрати раціональне компонування системи для надійного забезпечення номінального температурного режиму РЕА.

16. Впроваджені у виробництво розрахункові методики і програмні засоби для теплофізичного дослідження процесів шліфування твердих матеріалів і визначення їх теплофізичних властивостей. Вони використовуються в дослідницькій і навчальній практиці в Національному технічному університеті “ХПІ” та інших організаціях.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Мацевитый Ю. М., Лушпенко С. Ф. Идентификация теплофизических свойств твердых тел. - Киев: Наук. думка, 1990. - 216 с.

2. Сурду Н. В., Лушпенко С. Ф. Влияние кинематики процессов шлифования на тепловое состояние зоны обработки // Современные технологии в машиностроении: Сб. науч. статей. - Харьков: НТУ “ХПИ”, 2007. - С. 134 - 142.

3. Мацевитый Ю. М., Лушпенко С. Ф. Решение внутренней обратной задачи теплопроводности средствами аналоговой вычислительной техники // Электрон. моделирование. - 1984. - Т. 6, № 3. - С. 77 _ 80.

4. Грабченко А. И., Лушпенко С. Ф., Мацевитый Ю. М., Островерх Е. В. Зависимость коэффициента теплопроводности поликристаллических сверхтвердых материалов от температуры // Сверхтвердые материалы. - 1986. - № 1. - С. 24 _ 27.

5. Мацевитый Ю. М., Лушпенко С. Ф. Определение коэффициентов теплопроводности материалов путем автоматизированного решения внутренней обратной задачи // Пром. теплотехника. - 1986. - Т. 8, № 4. - С. 51 _ 56.

6. Мацевитый Ю. М., Лушпенко С. Ф. Гибридное решение внутренней обратной задачи теплопроводности // Электрон. моделирование. - 1987. - Т. 9, № 5. - С. 3 _ 7.

7. Мацевитый Ю. М., Грабченко А. И., Лушпенко С. Ф., Островерх Е. В. Определение теплового состояния сверхтвердых поликристаллов в процессе их обработки // Проблемы машиностроения. - 1987. - Вып. 28. - С. 55 _ 60.

8. Мацевитый Ю. М., Лушпенко С. Ф. Определение удельной теплоемкости материалов методами обратных задач теплопроводности // Пром. теплотехника. - 1988. - Т. 10, № 1. - С. 83 _ 87.

9. Мацевитый Ю. М., Лушпенко С. Ф. Методы идентификации теплофизических характеристик материалов решением обратных задач (обзор) // Там же. - 1990. - Т. 12, № 2. - С. 63 _ 84.

10. Ведь В. Е., Иванов В. А., Лушпенко С. Ф., Мацевитый Ю. М. Определение теплопроводности керамических материалов с помощью решения обратной задачи теплопроводности // Инж.-физ. журн. - 1991. - Т. 61, № 5. - С. 816 - 822.

11. Барсуков В. А., Коваль Г. М., Лушпенко С. Ф., Мацевитый Ю. М. Определение теплопроводности аморфных металлических сплавов // Там же. - 1992. - Т. 63, № 3. - С. 314 - 320.

12. Ведь В. Е., Иванов В. А., Лушпенко С. Ф. Установка для определения теплопроводности керамических материалов // Заводская лаборатория. - 1992. - Т. 58, № 11. - С. 40 _ 42.

13. Барсуков В. А., Коваль Г. М., Лушпенко С. Ф., Мацевитый Ю. М. Исследование теплоемкости аморфных металлических сплавов // Пром. теплотехника. - 1993. - Т. 15, № 3. - С. 95 _ 99.

14. Голощапов В. Н., Лушпенко С. Ф., Мацевитый Ю. М., Цаканян О. С. Моделирование теплового состояния электронного модуля с микроканальной системой жидкостного охлаждения // Проблемы машиностроения. - 1998. - T. 1, № 2. - C. 55 _ 59.

15. Мацевитый Ю. М., Ведь В. Е., Иванов В. А., Лушпенко С. Ф. Разработка безобжиговых теплозащитных материалов для высокотемпературных покрытий металлов // Докл. НАН Украины. - 1998. - № 10. - С. 112 _ 117.

16. Козакова Н. В., Лушпенко С. Ф., Маслов В. А., Островерх Е. В. Математическое моделирование тепловых процессов при тонком алмазном шлифовании сверхтвердых пластин путем решения сопряженных задач // Високі технології в машинобудуванні. Збірник наукових праць ХДПУ. - Харьков: Харьк. гос. политехн. ун-т, 1998. - С. 157 _ 160.

17. Островерх Е. В., Лушпенко С. Ф., Козакова Н. В., Маслов В. А. Особенности динамики температурных полей в шлифуемых двухслойных пластинах // Резание и инструмент в технологических системах. - 1999. - Вып. 54. - С. 184 _ 188.

18. Лушпенко С. Ф. База данных о теплофизических свойствах материалов с регуляризирующей процедурой преобразования формы представления информации // Электрон. моделирование. - 1999. - T. 21, № 2. - С. 80 - 85.

19. Мацевитый Ю. М., Лушпенко С. Ф., Ведь В. Е., Иванов В. А. Автоматизированный подбор при идентификации температурной зависимости теплопроводности теплоизоляционных материалов // Інтегровані технології та енергозбереження. - 2004. - № 1. - С. 50 _ 55.

20. Лушпенко С. Ф., Островерх Е. В., Сурду Н. В. Исследования тепловых процессов при шлифовании // Проблемы машиностроения. - 2005. - T. 8, № 4. - C. 20 _ 28.

21. А. с. 1374258 СССР, МКИ⁴ G06 G7/56. Устройство для решения обратной задачи теплопроводности / Ю. М. Мацевитый, С. Ф. Лушпенко. - Опубл. 15.02.88, Бюл. № 6.

22. Мацевитый Ю. М., Мултановский А. В., Лушпенко С. Ф., Рекада М. М. Одновременная идентификация различных параметров тепловых систем // Тепломассообмен-VII: Материалы VII Всесоюз. конф. по тепломассообмену (Минск, май 1984). - Минск: Ин-т тепломассообмена АН БССР, 1984. - Т. 7. - С. 98 _ 101.

23. Lushpenko S. F., Matsevity Yu. M., Tsakanyan O. S. Modelling the thermal state of an electronic module with a microchannel system of fluid cooling // 1. MATHMOD VIENNA: Proc. IMACS Symposium on Mathematical Modelling (Vienna, Feb. 1994). - Vienna: Tech. Univ., 1994. - V. 4. - P. 735 _ 738.

24. Matsevity Yu. M., Lushpenko S. F. Identification of heat transfer parameters by the means of solving inverse heat transfer problems // Proc. 2nd Colloquium on Process Simulation (Espoo, Finland, June 1995). - Espoo: Helsinki Univ. of Technology, 1995. - P. 167 _ 172.

25. Matsevity Yu. M., Lushpenko S. F., Kostikov A. O. Adaptation of the PHOENICS software system for problems of investigating thermal regimes of spacecraft electronic equipment // Proc. 4th Ukraine-Russia-China Symposium on Space Science and Technology (Ukraine, Sept. 1996). - Київ: Нац. косм. агентство України, 1996. - V. II. - P. 747 _ 749.

26. Matsevity Yu. M., Lushpenko S. F. Solving inverse problems of mathematical physics by means of the PHOENICS software package // Proc. 4th Int. Colloquium on Process Simulation (Espoo, Finland, June 1997). - Espoo: Helsinki Univ. of Technology, 1997. - P. 249 _ 259.

27. Lushpenko S., Matsevity Y. Simulation of thermal state of a superhard polycrystal under grinding // Proc. 15th IMACS World Congr. (Berlin, Aug. 1997). - Berlin: Wissenschaft & Technik Verlag, 1997. - V. 5. - P. 767 _ 772.

28. Matsevity Yu. M., Lushpenko S. F. An estimation of thermal properties by means of solving internal inverse heat transfer problems // Inverse Problems in Engineering: Theory and Practice. Proc. 2nd Int. Conf. on Inverse Problems in Engineering (Le Croisic, France, June 1996). - New York: United Engineering Center, 1998. - P. 677 _ 684.

29. Lushpenko S. F. Simulation of thermal processes occurring with grinding of hardly worked materials // CHMT99: Proc. Int. Conf. on Computational Heat and Mass Transfer (G. Maрusa, N. Cyprus, Apr. 1999). - G. Maрusa: Eastern Mediterranean Univ. Printing House, 1999. - P. 232 _ 237.

30. Островерх Е. В., Лушпенко С. Ф., Козакова Н. В., Маслов В. А. Обобщенная методика моделирования теплового состояния шлифуемых ДСКМ // Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье. Сб. науч. трудов ХГПУ. - 1999. - Вып. 7 - ч. 2. - Харьков: Харьк. гос. политехн. ун_т. - С. 189 _ 193.

31. Lushpenko S. F., Ostroverkh E. V., Surdu M. V. Investigation of influence of heat factors upon a grinding process // Thermal Sciences. - 2004. - V. 3. - P. 369 _ 375.

32. Matsevity Yu., Ivanov V., Lushpenko S., Ved V. Estimation of temperature depending thermal conductivity of heat-insulating materials with solving an inverse heat-transfer problem // Proc. 13th Inverse Problems in Engineering Seminar (Cincinnati, USA, June 2004). - Cincinnati: Univ. of Cincinnati, 2004. - P. 121 _ 125.

Размещено на Allbest.ru