CC BY
23
9. Rodionova, N.S. Vlijanie rezhimov nizkotemperaturnoj termovlazhnostnoj obrabotki na pokazateli pishhevoj i biologicheskoj cennosti polufabrikatov iz karpa [Effect of Low-Temperature Thermo-Moisture Treatment on the Performance of Food and Biological Value of Semifinished Items from Carp]/ N.S. Rodionova, E.S. Popov, T.I. Bahtina // Pishhevaja promyshlennost'[Food processing industry]. - 2013. - № 2. - P. 56-57. [in Russian]
10. Sidnjaev, N.I. Teorija planirovanija jeksperimenta i analiz statisticheskih dannyh [The theory of experimental design and analysis of statistical data] - M.: Jurajt, 2012. - 400 P. [in Russian]
11. Timoshenkova, I.A. Obosnovanie vybora pishhevyh dobavok dlja tehnologii rybnyh polufabrikatov, upakovannyh pod vakuumom [Justification of choosing of food additives for the technology of vacuum-packed semifinished fish products]/ I.A. Timoshenkova, V.V. Eveleva, R.L. Perkel', L.V Andreeva // Vestn. Novg. gos. un-ta. Ser.: Sel'skohozjajstvennye nauki [Bulletin of Yaroslav the Wise Novgorod State University]. - 2015. - № 3(86), V. 1. -P. 34-37. [in Russian]
12. TU 9199- 093- 00334557- 2011. Dobavka pishhevaja «Dilaktin Forte Pljus». Tehnicheskie uslovija. [The additive food "Dilaktin Forte Plus". Specifications]- [introduction date] 2012-01-01.- SPb., GNU VNIIPAKK, 2011. -13P. [in Russian]
13. Fedinishina, E.Ju. Issledovanie parametrov obrabotki rastitel'nogo i zhivotnogo syr'ja s primeneniem vysokotehnologichnogo oborudovanija [Study of parameters of processing of vegetative and animal raw materials with application of high-tech equipment]/ E.Ju. Fedinishina, S.A. Eliseeva / Mezhdunarodnyj nauchno-issledovatel'skij zhurnal [International Research Journal] - 2016. - № 3-2 (45). - P. 51-53. [in Russian]
14. Vaudagna, S.R. Sous vide cooked beef muscles: effects of low temperature - long time (LT-LT) treatments on their quality characteristics and storage stability / S.R. Vaudagna [et al] // Int. J. Food Sci. and Technol. - 2002. - V. 37. - № 4. - P. 425 - 441.
DOI: 10.18454/IRJ.2016.54.237 Тумасов А.А.1, Царитова Н.Г.2
кандидат архитектуры, 2ORCID: 0000-0002-0923-5848, кандидат технических наук, Южно-Российский государственный политехнический университет им. М.И. Платова (НПИ) ТРАНСФОРМИРУЕМЫЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫЕ СТЕРЖНЕВЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПОКРЫТИЙ
Аннотация
В статье рассмотрена возможность пространственных преобразований стержневых конструкций покрытий. Изучены способы трансформации и методы формообразования пространственных покрытий. Представлен шарнирный узел пространственной стержневой конструкции регулярной структуры, который возможно использовать в данных конструкциях. Авторы в статье выделяют комбинированные покрытия, как наиболее близкие к реализации в современных условиях развития строительного производства. Рассмотрены схемы цилиндрических и полусферических покрытий с использованием несущих объемных стрежневых арок на основе триангуляции.
Ключевые слова: пространственные стержневые конструкции, трансформация, шарнирный узел, динамика в архитектуре.
Tumasov A.A.1, Tsaritova N.G.2
1PhD in Architecture, 2ORCID: 0000-0002-0923-5848, PhD in Engineering, «Platov South-Russian State Polytechnic University (NPI)» TRANSFORMABLE SPATIAL CONSTRUCTION COATINGS
Abstract
The article considers the possibility of spatial transformation of core structures. Examined methods of transformation and methods of forming spatial surfaces. Presents hinge joint spatial rod structures regular structures, which can be used in data structures. The authors of the article distinguish the combined coverage of as the most close to realization in modern conditions of development of building production. The models of the cylindrical and hemispherical surfaces with the use of load-bearing arches surround on the basis of triangulation.
Keywords: spatial grid framing; transformation, a hinge unit, dynamics in architecture.
Разработка новых и совершенствование существующих методов возведения зданий и сооружений всегда является актуальной задачей в строительстве, а одно из направлений в исследовании этого процесса - поиск современных архитектурно-конструктивных систем, способных осуществлять данную задачу. Авторы настоящих исследований обращаются к изучению пространственно-временных преобразований стержневых пространственных конструкций покрытия. В этих системах очень ярко проявляется совокупность конструктивной жизнеспособности и пространственной гибкости, природно-тектонический минимализм и художественно-эстетический потенциал.
Исследования способов трансформации и методов формообразования пространственных покрытий сконцентрированы на выявлении возможностей кинематических сетей на основе триангуляции, где основными элементами системы являются стержни и шарниры, соединяющие их по концам. [1,2]. Получаемые пространственные образования, обладающие жесткостью, формируются как из одного слоя кинематической сетки, жестко закрепленной по контуру; так и из двух слоев, связанных между собой. Рассматриваются также комбинированные системы, сочетающие объемные элементы и однослойные сети. Все многообразие получаемых стержневых покрытий из гибких кинематических сетей представлено в таблице 1.
Здесь проиллюстрированы однослойные кинематические схемы разделенные по принципу обеспечения пространственной жесткости в конечном пространственном виде.
Первые сохраняют пространственную жесткость за счет жесткого крепления по контуру; вторые за счет образования жестких складок и креплению к опорам; третьи за счет создания отдельных ядер жесткости, закрепленных к опорам.
Двухслойные стрежневые системы состоят из верхней и нижней триангуляционных сеток и соединяющих их между собой раскосов. При этом образуется пространственная кристаллическая решетка (тетраидальная структурная плита), обладающая абсолютной пространственной жесткостью. Изгиб такой структурной плиты возможен лишь при изменении длины стержней верхней или нижней сетки. Такая трансформация стержневой структуры разработана авторами на основе продуктивного анализа бионических аналогов костно-мышечной системы. Условиями пространственной жесткости и трансформации являются:
1. Соединение стержней шарнирные.
2. Пространственная структура на основании триангуляции должна обладать геометрической неизменбяемлстью.
3. Верхняя и нижняя сетка должна иметь стрежни переменной длины.
Таблица 1
Методы формообразования стержневых пространственных конструкций
Наименование типа структур Наименование методов Эскиз форм
Изгиб и фиксация контура
Однослойные Изгиб и образование складок
Изгиб и замыкание на контуре о ^
Двуслойные Изгиб изменением длины стержней
Опирание гибких сетей на стержневые «стойки»
Комбинированные Опирание гибких сетей на «ядра жесткости»
Опирание гибких сетей на объемны стержневые арки
Комбинированные системы состоят из несущих объемных элементов и висячих однослойных сетей или связей. Для объемных элементов должны выполняться те же условия, что для двухслойных структур.
Авторами, кроме принципов формообразования, разрабатывались конструктивные варианты шарнирных узлов, один из которых может быть изготовлен в реальных производственных условиях и способен обеспечить соединение до 12 стержней.
На рисунке 1 показан шарнирный узел пространственной стержневой конструкции регулярной структуры [3], который состоит из стержней со сферическими наконечниками закрепленных между прижимными дисками с помощью центрального болта, под центральный болт устанавливается втулка, все фиксируются прижимными болтами, под болты устанавливаются втулки для придачи жесткости прижимным дискам. При этом сферические наконечники плотно зажимаются между дисками, что исключает возможность прощелкивания стержней. Так как сферические наконечники стержней могут вращаться, то положение стержней может регулироваться и затем фиксироваться под требуемым углом. Углы между стержнями могут варьироваться в зависимости от вида пространственной конструкции.
А
б
Рис. 1 - Шарнирный узел пространственной стержневой конструкции регулярной структуры:
а - вид сбоку, б - вид сверху
Условие изменения длины стержней возможно выполнить за счет гидравлического цилиндра показанного на
рисунке 2.
Рис. 2 - Гидравлический цилиндр
Особо следует остановиться на комбинированных покрытиях, сочетающих несущие объемные стержневые арки и стержневые связи между ними, как наиболее близкие к реализации в современных условиях развития строительного производства. Авторы статьи рассматривают схемы цилиндрических и полусферических покрытий с использованием несущих объемных стрежневых арок на основе триангуляции. Данные арки получают из собранных на поверхности
основания прямолинейных объемных стержневых образований, имеющих нижний и верхний пояс. Автоматическое сокращение длины стержней нижнего пояса и наличие шарнирных соединений изгибают прямолинейную конструкцию до необходимой кривизны (рис. 3).
г
Рис. 3 - Объемная стрежневая арка на основе триангуляции: а - вид сверху в собранном виде, б - аксонометрический вид в собранном виде, в - вид сверху в рабочем состоянии, г - аксонометрический вид в рабочем состоянии
Образованная таким образом полуарка может служить основным несущим элементом пространственных стержневых конструкций.
Список литературы / References
1. Тумасов А.А. Архитектурно-композиционные возможности плоских кинематических структур. Архитектурная бионика. Проблемы теории и практики: Сб. ст..- М., 1986 - С. 63-67.
2. Тумасов А.А. Структуры в динамическом архитектурно-конструктивном формообразовании./ Новочерк. политехн. ин-т. - Новочеркасск, 1987 - Деп. ВНИИНТПИ, 1989. - №10225. - 12 с.
3. Шарнирный узел пространственной стержневой конструкции регулярной структуры : пат. 2586351 Рос. Федерация: МПК Е04В 1/58 / Н.Г. Царитова, Н.А. Бузало; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Южно -Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова - № 2015100939/03; заявл. 12.01.15; опубл. 10.06.16, Бюл. №16.
Список литературы на английском языке / References in English
1. Tumasov A.A. Arhitekturno-kompozicionnye vozmozhnosti ploskih kinematicheskih struktur. Arhitekturnaja bionika. Problemy teorii i praktiki: Sb. st. [Architectural and compositional possibilities of plane kinematic structures. Architectural bionics. Problems of the theory and practice: Coll. Article] - M., 1986 - P. 63-67. [in Russian]
2. Tumasov A.A. Struktury v dinamicheskom arkhitekturno-konstruktivnom formoobrazovanii [The structures in the dynamic architectural and constructive shaping] / Novocherk. politekhn. in-t. - Novocherkassk, 1987 - Dep. VNIINTPI, 1989. - №10225. - 12 p.
3. Sharnirnyj uzel prostranstvennoj sterzhnevoj konstrukcii reguljarnoj struktury : pat. 2586351 Ros. Federacija: MPK E04V 1/58 / N.G. Caritova, N.A. Buzalo; zajavitel' i patentoobladatel' FGBOU VPO Juzhno-Rossijskij gosudarstvennyj politehnicheskij universitet (NPI) imeni M.I. Platova - № 2015100939/03; zajavl. 12.01.15; opubl. 10.06.16, Bjul. №16 [The hinge assembly of spatial rod construction of regular structure: a stalemate. 2586351 Ros. Africa: IPC E04V 1/58 / NG Tsaritova, NA Buz; the applicant and the patentee VPO South-Russian State Technical University (NPI) of the MI Platov - № 2015100939/03; appl. 01/12/15; publ. 06.10.16, Bul. №16] [in Russian]
DOI: 10.18454/IRJ.2016.54.011 Федорова Э.Р.
Аспирант, Санкт-Петербургский Горный Университет CFD МОДЕЛИРОВАНИЕ СГУСТИТЕЛЯ КРАСНЫХ ШЛАМОВ
Аннотация
Разработана CFD модель сгустителя, описывающая поведение флокулированной суспензии по всему объему сгустителя. В модель дополнительно были заложены функции, описывающие стесненное осаждение и эффективное сжатие твердого вещества при помощи встроенных и добавленных пользователем моделей через UDF. Трехмерная модель учитывает распределение частиц по размерам в питающей пульпе сгустителя и действие перемешивающих граблин. Результатом данной работы является CFD модель сгустителя, разработанная в программном пакете ANSYS Fluent.
Ключевые слова: сгуститель, красный шлам, CFD моделирование, стесненное осаждение, эффективное сжатие, распределение частиц по размерам.
Fedorova E.R. Postgraduate student, Saint-Petersburg Mining University CFD MODELING OF THE RED MUD THICKENER
Abstract
The present paper is devoted to development of CFD thickener model which describes behavior of flocculated suspension in all volume of the unit. Functions for description of hindered sedimentation and effective compressive yield stress of the solid have been additional included to the model by means of built-in and user-added models using UDF. The three-dimensional model takes into account the particle size distribution in the thickener feed pulp and mixing action of rakes. The result of this work is CFD model of the thickener which develops in ANSYS Fluent software package.
Keywords: thickener, red mud, CFD modeling, hindered sedimentation, effective compressive yield stress, particle size distribution (PSD).
Введение
Сгущение красного шлама включает в себя два явления: процесс седиментации и процесс консолидации. Во время процесса седиментации частицы оседают в жидкости, сталкиваясь друг с другом под действием давления, сил трения и гравитации. При определенной концентрации частицы начинают касаться друг друга, преобразуя суспензию в структуру твердых частиц, называемую осадок. Теперь силы между частицами передаются непосредственно от частицы к частице. Если оседающие частицы, которые достигают дна сосуда и ложатся друг на друга, несжимаемы, например, стеклянные шарики, весь процесс завершается, но если они сжимаемы, например, флоккулы красного шлама, вес осадка сжимает хлопья, лежащие под ним, выталкивая воду из пор - консолидация.
CFD моделирование процессов осаждения служит основой для понимания динамических процессов многофазного потока в сгустителе-осветлителе и предсказывает распределение твердой фракции по объему сгустителя при исследуемых режимах работы.
Трехмерная модель была разработана в программном пакете ANSYS Fluent и учитывает работу гребных лопастей в сгустителе, стесненное осаждение, эффективное сжатие твердого вещества и полидисперсность питающего потока при помощи встроенных и добавленных пользователем моделей через UDF.
Объект управления
Радиальный одноярусный сгуститель красных шламов диаметром 30 м и общей высотой 3,5 м (цилиндрическая часть - 2,15 м, коническая - 1,35 м). В центре чана расположена разгрузочная воронка с патрубками для разгрузки сгущенного продукта, по борту чана - кольцевой сливной желоб. В центре чана установлено загрузочное устройство для приема пульпы из питающей коробки - питающий колодец с поперечной решеткой внутри для улавливания случайных крупных предметов и для гашения скорости потока поступающей пульпы. Гребковая рама сгустителя состоит из двух радиально расположенных граблин с прикрепленными к ним гребками в количестве 20 шт. Рама при помощи крестовин и тяг укреплена на конце центрального вала. Гребки установлены под определенным углом, позволяющим перемещать осадок к центру. Для предотвращения поломок приводного механизма и гребковой рамы при перегрузках вал вместе с граблинами может перемещаться на некоторую высоту в вертикальном направлении.
