Применение уравнений с отклоняющимся аргументом в задачах математического моделирования систем измерения давления в газожидкостных средах

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В статье рассматривается математическая модель системы контроля за изменением давления в камере сгорания авиационного двигателя, составными частями которой являются трубопровод и датчик. Исследование исходной задачи сведено к решению линейного дифференциального уравнения с отклоняющимся аргументом второго порядка, которое позволяет по величине деформации чувствительного элемента датчика определять давление рабочей среды в камере сгорания в каждый момент времени. В работе построены решения этого уравнения и рассмотрены применения их в прикладных задачах аэрогидроупругости, а именно при исследовании динамики упругих элементов датчиков давления, взаимодействующих с газом или жидкостью. Для уравнения с отклоняющимся аргументом указаны некоторые точные решения. Предложен численный метод исследования этого уравнения на основе метода Рунге – Кутта, проведены численные расчеты в системе Mathematica, на основе которых построены графики изменения деформации упругого элемента датчика с течением времени. Также рассмотрен численно-аналитический метод решения уравнения с отклоняющимся аргументом с помощью метода шагов (метода последовательного интегрирования). Исследования, проведенные в статье, предоставляют возможность на этапе проектирования определять оптимальные значения параметров механических систем измерения давления. 

Об авторах

Пётр Александрович Вельмисов

ФГБОУ ВО «Ульяновский государственный технический университет»

Автор, ответственный за переписку.
Email: velmisov@ulstu.ru
ORCID iD: 0000-0001-7825-7015

доктор физико-математических наук, профессор
кафедры высшей математики
 

Россия, 430027, Россия, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, д. 32

Пётр Константинович Маценко

ФГБОУ ВО «Ульяновский государственный технический университет»

Email: m.peter.k@mail.ru
ORCID iD: 0009-0006-8781-7401

кандидат физико-математических наук, доцент
кафедры высшей математики
 

Россия, 430027 Россия, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, д. 32

Юлия Александровна Тамарова

ФГБОУ ВО «Ульяновский государственный технический университет»

Email: kazakovaua@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6408-1573

соискатель кафедры высшей математики 

Россия, 430027, Россия, г. Ульяновск, ул. Северный Венец, д. 32

Список литературы

  1. Беллман Р., Кук К. Л. Дифференциально-разностные уравнения. М.: Мир, 1967. 548 с.
  2. Мышкис А. Д. Линейные дифференциальные уравнения с запаздывающим аргументом. М.: Наука, 1972. 352 с.
  3. Андреева Е. А., Колмановский В. Б., Шайхет Л. Е. Управление системами с последействием. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1992. 336 с.
  4. Курбатов В. Г. Линейные дифференциально-разностные уравнения. Воронеж: Изд-во Воронежского ун-та, 1990. 168 с.
  5. Норкин С. Б. Дифференциальные уравнения второго порядка с запаздывающим аргументом. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1965. 356 с.
  6. Колмановский В. Б., Носов В. Р. Устойчивость и периодические режимы регулируемых систем с последействием. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1981. 448 с.
  7. Wang Zh., Qian L., Lu S. On the existence of periodic solutions to a fourthorder p-Laplacian differential equation with a deviating argument // Nonlinear Analysis: Real World Applications. 2010. Vol.11, Issue 3. P. 1660-1669. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nonrwa.2009.03.018.
  8. Bica A.M., Curila M., Curila S. About a numerical method of successive interpolations for two-point boundary value problems with deviating argument // Applied Mathematics and Computation. 2011. Vol.217, Issue 19. P. 7772-7789. DOI: https://doi.org/10.1016/j.amc.2011.02.085.
  9. Эткин Л. Г. Виброчастотные датчики. Теория и практика. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2004. 408 с.
  10. Казарян А. А., Грошев Г. П. Универсальный датчик давления // Измерительная техника. 2008. № 3. С. 26–30.
  11. Аш Ж., Андре П., Бофрон Ж. Датчики измерительных систем: в 2-х кн. Кн.2; пер. с франц. М.: Мир, 1992. 419 с.
  12. Андреев А.И., Жуков А.В., Яковишин А.С. Разработка методики в области проектирования мембранных датчиков давления // Вестник ПНИПУ. Машиностроение. Материаловедение. 2022. Т. 24, № 1. С. 28–34. DOI: https://doi.org/10.15593/2224-9877/2022.1.04.
  13. Басов М. В., Пригодский Д. М., Холодков Д. А. Моделирование чувствительного элемента датчика давления на основе биполярного тензотранзистора // Датчики и системы. 2017. №6. С.17–24.
  14. Chen J. Flexible pressure sensors and their applications // Highlights in Science, Engineering and Technology. 2023. Vol. 44. P. 54–60. DOI: https://doi.org/10.54097/hset.v44i.7193.
  15. Aulisa E., Ibragimov A., Kaya-Cekin E.Y. Fluid structure interaction problem with changing thickness beam and slightly compressible fluid // Discrete and Continuous Dynamical Systems, Ser. S. 2014. Vol. 7, Issue 6. P. 1133-1148. DOI: https://doi.org/10.3934/dcdss.2014.7.1133.
  16. Paidoussis M. P. The canonical problem of the fluid-conveying pipe and radiation of the knowledge gained to other dynamics problems across Applied Mechanics // Journal. of Sound and Vibration. 2008. Vol. 310, Issue. 3. P. 462–492. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jsv.2007.03.065.
  17. Kheiri M., Paidoussis M. P. Dynamics and stability of a flexible pinned-free cylinder in axial flow // Journal of Fluids and Structures. 2015. Vol. 55. P. 204-217. doi: 10.1016/j.jfluidstructs.2015.02.013.
  18. Faal R. T., Derakhshan D. Flow-induced vibration of pipeline on elastic support // Procedia Engineering. 2011. Vol. 14. P. 2986-2993. DOI:https://doi.org/10.1016/j.proeng.2011.07.07.376.
  19. Вельмисов П. А., Тамарова Ю. А. Математическое моделирование динамики аэроупругой системы «трубопровод – датчик давления» // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2024. № 2. С. 69–78. DOI: https://doi.org/10.15593/perm.mech/2024.2.08
  20. Вельмисов П. А., Тамарова Ю. А. Математическое моделирование систем измерения давления в газожидкостных средах // Журнал Средневолжского математического общества. 2020. Т. 22, № 3. С. 352-367. doi: 10.15507/2079-6900.22.202003.352-367.
  21. Тамарова Ю. А., Вельмисов П. А., Алексанин Н. Д., Нуруллин Н. И. Исследование динамических процессов в системах измерения давления газожидкостных сред // Журнал Средневолжского математического общества. 2021. Т. 23, № 4. С. 461-471. DOI: https://doi.org/10.15507/2079-6900.23.202104.461-471.
  22. Velmisov P., Tamarova Y., Pokladova Y. Mathematical modeling of pressure monitoring systems in fluid and gaseous media // AIP Conference Proceedings, 2021, Vol.2333, Issue 1. Article number: 120004. DOI: https://doi.org/10.1063/5.0041778.
  23. Velmisov P. A., Tamarova Yu. A., Pokladova Y. V. Mathematical modeling of a class of aerohydroelastic systems // Journal of Mathematical Sciences, 2021. Vol. 255, Issue 5. P. 587-594. DOI: https://doi.org/ 10.1007/s10958-021-05395-2.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML

© Вельмисов П.А., Маценко П.К., Тамарова Ю.А., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Мы используем файлы cookies, сервис веб-аналитики Яндекс.Метрика для улучшения работы сайта и удобства его использования. Продолжая пользоваться сайтом, вы подтверждаете, что были об этом проинформированы и согласны с нашими правилами обработки персональных данных.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).