Технология агроклиматического районирования почв предгорных агроландшафтов при закладке садов в Кабардино-Балкарии Текст научной статьи по специальности «Физика»

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070_

Анализ результатов:

Анализ результатов показал, что падение динамического прогиба наблюдается с уменьшением нагрузки (вариант 1, 2 и 3 на рисунке 6).

После прекращения действия нагрузки свободный торец совершает колебания, близкие к гармоническим с частотой ю=3542,9 Гц (см. кривые 1 и 2 на рисунке 6).

Для варианта 3 характерно резкое уменьшение амплитуды колебаний нормального прогиба сразу же после прекращения действия нагрузки. Для данного случая характерно то, что время нарастания и спада нагрузки равны, приблизительно, периоду колебаний T свободного торца оболочки, что и является определяющим при исследовании поведения оболочки импульсом рассматриваемого вида.

Колебания, близкие к гармоническим, совершает свободный торец оболочки после одного колебательного цикла в варианте 4. Колебания происходят около положения статического равновесия с частотой ю=3542,9 Гц. Выводы:

Полученные в ходе решения результаты почти полностью совпадают с данными из работ [3] и [4]. Что еще раз подтверждает точность результатов, полученных с помощью программных комплексов Patran/Marc.

На основании проделанных расчетов, можно сделать вывод о том, что прогиб оболочки при переходном процессе существенным образом зависит от скорости роста и спада нагрузки, а так же от собственной частоты колебаний системы.

Список использованной литературы:

1. Стриклин Дж. Статический и динамический расчеты геометрически нелинейных оболочек вращения. // Расчет упругих конструкций с использованием ЭВМ. / Сборник статей. В. 2-х ч. Перевод с английского. Л.: Судостроение, 1974, ч. 1, с. 273-292.

2. Klein S. and Sylvester R. J. The Linear Elastic Dynamic Analysis of Shells of Revolution by the Matrix Displacement Method. Air Force Flight Dynamics Laboratory TR-66-80, 1966, p. 299-329.

3. Джонсон, Гриф. Динамика цилиндрической оболочки: два численных: метода. // Ракетная техн. и косм. 1966, № 3, с. 132-142.

4. Рот Р., Клоснер И. Нелинейная задача о деформировании цилиндрических оболочек при действии динамических осевых нагрузок. // Ракетная техн. и косм. 1964, № 10, с. 148-156.

5. Попов Б.Г. Расчет многослойных конструкций вариационно-матричными методами. - М.: Изд-во МГТУ, 1993. - 294 с.

6. Голованов А.И., Тюленева О.Н., Шигабутдинов А.Ф. Метод конечных элементов в статике и динамике тонкостенных конструкций. - М.: Физматлит, 2006. - 392 с.

7. Documentation for Marc 2012, Volume A: Theory and User Information, MSC software.

© Баслык К.П., Зарипов Д.Х., 2016

УДК 631.674

М.Т.Берсиров

К.т.н.,

Факультет механизации и энергообеспечения предприятий

Кабардино-Балкарский ГАУ, г. Нальчик, Российская Федерация

ТЕХНОЛОГИЯ АГРОКЛИМАТИЧЕСКОГО РАЙОНИРОВАНИЯ ПОЧВ ПРЕДГОРНЫХ АГРОЛАНДШАФТОВ ПРИ ЗАКЛАДКЕ САДОВ В КАБАРДИНО-БАЛКАРИИ

Аннотация

В предлагаемой статье рассматривается модель тепломассопереноса в почве, позволяющая

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070_

прогнозировать изменения теплового и водного режимов почвы под влиянием указанных факторов.

Намечены основные концептуальны подходы к построению такого рода модели.

Ключевые слова

Садоводство, теплообмен, массобмен, рельеф местности, тепловлагоперенос, склон.

Интенсивное развитие садоводства в Северо-Кавказском федеральном округе и в частности в Кабардино-Балкарии требует освоения предгорной зоны, а значит выбора территорий наиболее пригодных для садоводства. Критериями для принятия решений наряду с агроэкологическими особенностями, являются также метеорологические условия, существенно влияющие на урожайность.

Для эффективного решения такого рода задач и принятия решений, необходимо иметь методы количественного прогноза влияния местоположения склона, его крутизны, а также характеристик мелиоративных приемов на микроклимат почвы.

В условиях пересеченного рельефа местности, поля температуры и влажности почвы трехмерны, особенно возле вершин и оснований склонов. Для нахождения температурного поля в почве требуется иметь двух- или трехмерные решения уравнения теплопроводности [1,2,3,4,5,6,7,9,10]. Отыскание таких решений связано с большими математическими трудностями. В отдельных случаях, как свидетельствует экспериментальный материал, возможна одномерная постановка задачи тепловлагопереноса, если участок склона ровный и достаточно удален от области с явно выраженной неоднородностью тепломассопереноса, то поля температуры и влажности почвы, одномерны. Целесообразность одномерной постановки задачи связана с необходимостью создания простого алгоритма для прикладных целей.

С учетом изложенных соображений математическая модель теплопереноса в почве на склоне строится по тому же алгоритму, что и для ровной поверхности [6] краевая задача формулируется следующим образом:

д ,. ч дТ , ч дТ _ ,

—А(х, t)— = C(х, t)—, 0 < х < h, t > 0 (1)

дх дх dt

где А -тепловодность почвы; Г-температура почвы; С- объемная теплоемкость; t- время; х-пространственная координата направленная перпендикулярно поверхности; h -нижняя граница почвенного массива.

Краевые условия к уравнению теплопроводности записываются в виде:

дТ

= NW Т ,

э 1х=0,

-А

= NТ - TL=o ) (2)

х=0

(3)

ах

т\х=к = ? (' X Ли = Ъ( х)

где Гэ-эквивалентная температура окружающей среды; N эффективный коэффициент теплообмена; Е(1;)- функция описывающая временные изменения температуры на глубине к; Ео(х)- начальное распределение температур.

Сформулированная краевая задача применима без изменений только для тех случаев, когда почвенный массив однороден, либо состоит из слоев параллельных поверхности склона.

В горных условиях эти случаи встречаются нечасто, наиболее характерным является произвольное расположение слоев, при этом функции Мх,1) и С(х,0 будут двух- или трехмерны, и применение одномерной модели становится невозможным.

Рассмотрим способ преодоления такого рода затруднений, для этого выделим в пределах расчетного участка области с характерным распределением теплофизических свойств. Обозначим площадь каждой такой области через Е Опишем эти распределения слоистыми структурами параллельными поверхности склона:

МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070

Рисунок 1 - Схема расчетного почвенного элемента склона.

Воспользуемся известными зависимостями теории теплопереноса, преобразуем толщину каждого ¡1 -

го слоя i -той области h щ с коэффициентами теплопереноса Сщ, ^=1,2,3,... m таким образом, чтобы их термические сопротивления оставались неизменными.

h

B = h, Ct = Ch (4)

Л

h

BCi = — = idem (5)

ai

Л

где a = -£

Преобразованную (эквивалентную) толщину слоя Можно определить по формуле:

Квц = hWai 1 a (6)

Эквивалентное значение расчетной глубины в пределах области i равно

m

h ■ = h (7)

ЭКвЛ / 1 ( 7)

1 .

Эквивалентное значение расчетной глубины в пределах области i

1 n

hэкв = ~7Т / у hэкв (8)

F Л

i =1

Эквивалентное значение расчетной глубины для всего участка склона находится по формуле

1 n

h = — > h F (q\

жкв J-, / i экв i \J)

где ^-площадь расчетного участка.

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070_

Таким образом почвенный массив толщиной h и состоящий из m области с различными теплофизическими свойствами преобразован в однородный многослойный объект толщиной hsm с коэффициентами переноса А^, С^. Термические сопротивления исходного и преобразованного объектов равны, а значит и усредненные по площади температуры должны быть близки друг другу, область i =1, при h= hsKB можно трактовать как информативную, а величины Ai, Ci , h^B как входные параметры при расчетах по одномерной модели.

Алгоритм теоретического описания влажностного режима почвы на склоне, также можно построить в одномерной постановке, однако с ограничением однородности структуры почвенного массива вдоль поверхности склона, необходимо учитывать особенность гравитационной составляющей.

В одномерной постановке уравнение влагопереноса для равнинных условий формулируется в виде

^ [ K (^ -1)] + Fucmßod= Z ^, (10)

ду ду дt

гу да

Z = (11)

др

где у- пространственная координата, направленная строго по вертикали вглубь почвы; ^-коэффициент влагопроводности; Р- капиллярный потенциал; FucmBod- функция источника; ю-влажность почвы.

Краевые условия к этому уравнению формулируются :

к (др -1)

ду

P

goc ^ Sпол gu' (12)

x=0

\у=и=РИвод (tX (13)

■У "вод

P\t=0= Fнач.вод (У\ (14)

где gос - интенсивность осадков; gпол - интенсивность расхода воды на полив; ^Ивод(0- функция описывающая временные изменения Р на глубине Ивод, ^Начвод(у)-начальное распределение капиллярного потенциала

Для случая расположения поверхности склона под некоторым углом к горизонту а, влияние гравитационной составляющей можно учесть из соотношения между координатами:

X=ycosa,

где а- угол наклона поверхности склона к горизонту.

Подставим это соотношение в 10-14 и после преобразований получим

Подставляя это соотношение в уравнение влагопереноса и краевые условия к нему, получим:

— [K(— - cosa)] + cos2 аРист.вод =(cos2 а)z —, (16)

dx ox ot

dP

К (--cosa)

дх

Soc ^ Sпол Su' (17)

x=0

P\x=h«,dm (t), (18)

Plt=0 = Fnau,od (x COS a^ (19)

Нижние границы моделируемой области почвенного массива при раздельном решении задач тепло- и влагопереноса могут не совпадать кф квод.

Идентификация параметров входящих в формулы (1) -(3) и (16)- (19) и учитывающих взаимодействие между метеорологическим режимом, растительным покровом и почвой на склоне осуществляется по методике, аналогичной горизонтальной поверхностями [4,8]. Алгоритм расчета остается без изменений,

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070_

изменения вносятся лишь в отдельные операции, в частности поток прямой солнечной радиации, поступающий на поверхность склона можно оценить из соотношения

Sc = SJcosasin/fc + sinacos/^cos(^0 - i//c)], (20)

Sr = S± sin h (21)

где ho - высота солнца; щ и щ - соответственно азимуты солнца и проекции нормали к склону на горизонтальную плоскость, отсчитываемы от плоскости меридиана по часовой стрелке; а- угол наклона склона; индексами обозначены СГ и ^ - соответственно склон, горизонтальная и перпендикулярная поверхности.

Решая совместно (20) и (21), можно получить:

S = Sr[cos а + sin actgh cos(Y0 -щ)], (22)

где а и щ являются характеристиками склона, h и W - входными климатологическими параметрами. Поток рассеянной изотропной атмосферной радиации, приходящийся на поверхность склона, согласно

[7,9]:

Dc = лС(1 + cos a) / 2, (23)

Dr = лС, (24)

где С- константа. Из совместного решения (23) и (24), получаем

Dc = Dr (1 + cos D)/2 (25)

Соотношения (22) и (25), дают для потока суммарной радиации

Q = Sr [cos а + sin actgh cos(щ -щ )] + Dr (1 + cos а) / 2 (26)

Величины Sr и Dr являются входными параметрами, информация о них содержится в гидрометфондах. Для случая расчета средних суточных значений теплового и водного режимов почвы используют средние суточные метеопараметры.

Средняя суточная сумма солнечной радиации: как известно равна:

Yßc=У Sc+у Dc (27)

В работе [9] предложена формула для приближенного расчета суточных сумм радиации для склонов крутизной а не более 30 градусов для условий безоблачного неба в летний период.

У S

У Qc =yc У Qr (28)

Формулу (28), можно записать в форме наиболее удобной с точки зрения информационного обеспечения:

У Qr = Kq У Qr . (29)

Значения Kß находятся по данным [9], в зависимости от широты местности и угла наклона склона а.

Переход от сумм I \ Qc к потокам Qc Можно осуществить по формуле

Q = У Qc (30)

Qc t '

где t - продолжительность интервала осреднения. Лучистый теплообмен в инфракрасной области спектра по данным [7,9]

Чл.с. = ЧлТ cos a (31)

где qлГ - поток теплового излучения горизонтальной поверхности.

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070_

Идентификация конвективных и эвапотранспирационных потоков тепла связана со значительными трудностями. В условиях пересеченного рельефа местности, неоднородного растительного покрова, направленных воздушных течений и интенсивной турбулентности приводит к искажению локальных значений метеорологических величин в приземном слое воздуха. [6,7]

В настоящее время отсутствуют надежные алгоритмы, и теоретическое описание расчета конвективного переноса тепла и влаги в приземном слое воздуха. Поэтому определения параметров, позволяющих идентифицировать эти потоки, возможно лишь для отдельных частых случаев, характерных для горизонтальных поверхностей, достойного удаленных от вершин и оснований склонов. Тогда для определения параметров позволяющих идентифицировать эти потоки можно использовать расчетные схемы, изложенные в [4,8].

Обеспечение расчетов составляющих уравнения теплового баланса деятельной поверхности входной метеоинформацией, связано с некоторыми трудностями, т.к. метеостанции обычно располагаются на равнинных территориях. Используя эмпирические зависимости, связывающие значения метеопараметров на склоне с их значениями на ровных участках, можно преодолеть эти затруднения, обоснование и количественный анализ которых дается в работах [5,6,7]. Эти соотношения имеют приближенный характер, тем не менее их можно использовать для формирования исходных данных.

Значение i-го метеопараметра на склоне можно определить по формуле

Ylc = Вго + ВаУгГ,

где Ylp -значение i-го метеопараметра на ровной поверхности;

Bio , Bi1 - эмпирические коэффициенты.

Для идентификации коэффициентов используются данные [6] где содержатся сведения о разностях температур на склоне и ровным участком.

дт7 — Т —Т \ТД — ТД — ТД

АТВ = ТВ.С ТВ.Г , А1 В = 1 В.С 1 В.Г ,

дуЯ _ rjiH rjiH

А1 В = 1 В.С — 1 В.Г ,

где Тв - температура воздуха; индексами Д и Я обозначены день и ночь.

Используя эти разности можно полагать, что В то = АТв, В^ = 1 .

Влияние пересеченного рельефа местности на скорость ветра можно учесть по данным [5,6,7], из которых следует, что Bu.1 изменяется в диапазоне от 1,5 до 0,6, а Bu.o=0.

Пересеченный рельеф местности оказывает воздействие на формирование облачности и влажности воздуха в нижней части приземного слоя [5,6,7]. Ввиду отсутствия количественной информации об этом

влиянии, в первом приближении можно принять для облачности = 0, В^ = 1, а влажности воздуха

В^в = 0, B„i = 1,......

Характеристики склона, ориентация и крутизна влияют на перераспределение осадков. По данным работы [6,7], можно идентифицировать коэффициенты Восо = 0, Вос1 варьирует в зависимости от зоны

увлажнения при северной ориентации от 0,84 до 1, а при южной - от 0,92 до 1.

Для численного решения сформулированной тепловлагообменной задачи разработан алгоритм и написана программа, за основу приняты алгоритм и программа, созданные в работе [8].

Программа ориентирована на использование стандартной метеоинформации и предусматривает расчет среднесуточных значений составляющих уравнений теплового и водного балансов поверхности почвы, а также параметров входящих в граничное условие. В программе реализована возможность автоматизированного сравнения вариантов расчета и определения разностей

АТ = Т (х, t) — Tj (х, t А а = щ (х, t) - а. (х, t)

где индексами I и j обозначены сравниваемые варианты.

_МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №5/2016 ISSN 2410-6070_

Список использованной литературы:

1. Архипова Е.П., Глебова М.Я., Романова Е.Н. Особенности микроклимата пахотных склонов / Труды 220.1960, вып 91.- С.3-15.

2. Берсиров Т.Г. Эффективность применения пленочной мульчи в условиях склонов предгорной зоны Кабардино-Балкарии / Сб. трудов по агрономической физике.- 1973.- вып. 31.- С. 160-163.

3. Берсиров Т.Г. Изучение термической эффективности террасирования склонов в предгорной зоне Кабардино-Балкарии / Сб. трудов по агрономической физике.- 1973.- вып 31.- С.157-159.

4. Куртенер Д.А., Усков И.Б. Климатические факторы и тепловой режим в открытом и защищенном грунте.

- Л.: Гидрометеоиздат, 1982.- 231 с.

5. Романова Е.Н., Мосолова Г.И., Береснева И.А. Микроклиматология и ее значение для сельского хозяйства.

- Л.:Гидрометеоиздат, 1983.- 245с.

6. Романова Е.Н. Микроклиматическая изменчивость основных элементов климата.- Л.: Гидрометеоиздат, 1977.-279 с.

7. Роджер Г.Барри. Погода и климат в горах.- Л.:Гидрометеоиздат, 1984.-310 с.

8. Куртенер Д.А., Трубачева Г.А. Математическая модель для прогнозирования термических эффектов, возникающих при тепловой мелиорации почв / Сб. трудов по агрономической физике. Физические, агроэкономические и технические основы управления средой обитания растений.- Л., 1980.- с 16-29.

9. Кондратьев К.Я., Пивоварова З.И., Федорова М.П. Радиационный режим наклонных поверхностей.- Л.: Гидрометоиздат, 1978.- 215 с.

10.Эльмесов А.М., Кашукоев М.В., Назранов Х.М., Езиев М.И. Агроэкологические особенности земледелия на эрозионно-опасных агроладншафтах Кабардино-Балкарии.- Нальчик, 2013.- 119 с.

© Берсиров М.Т., 2016

УДК 658.562.012.7

Д.С. Бессонова

Студентка 1 курса магистратуры РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева, г. Москва РФ

ПРИМЕНЕНИЕ ОЕБ -АНАЛИЗА ДЛЯ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ТРЕХЛЕТНЕГО КОНЬЯКА

РОССИЙСКИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Аннотация

Применен QFD - анализ, как инструмент оценки качества трехлетнего коньяка отечественного производства. Определены особенности технологии производства с целью улучшения потребительских свойств.

Ключевые слова

Безопасность, качество, коньяк, удовлетворенность потребителя, QFD - анализ.

Потребитель при покупке товаров постоянно анализирует соотношение «цена - качество» [1], и показатели качества и безопасности [2] становятся важнее цены товара [3]. Для продуктов питания важнейшими становятся показатели безопасности [4] и полезности [5]. Параметры безопасности нормируются в стандартах и технических условиях [6]. Организация пищевого производства постоянно совершенствуется и базируется на новых технологиях, или идет процесс совершенствования старых [7]. Разрабатываются новые средства и методы мониторинга, испытаний, измерений и контроля качества [8].

В рамках СМК развивается экономическое отношение к качеству [9], и это не только оценка затрат на измерения [10], потерь от брака, но и анализ роста объема продаж, например с помощью диаграммы Парето