1

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Департамент научно-технологической политики и образования

Министерство сельского хозяйства Иркутской области

ФГБОУ ВПО ―Иркутская государственная сельскохозяйственная академия‖

НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И РАЗРАБОТКИ

К ВНЕДРЕНИЮ В АПК

Сборник статей

международной научно-практической конференции

молодых ученых

(19-20 апреля 2012 г.)

Иркутск 2012

2

УДК 001:63

Редакционная коллегия

Такаландзе Г.О., ректор ИрГСХА;

Иваньо Я.М., проректор по учебной работе ИрГСХА;

Кушеев Ч.Б., проректор по научной работе ИрГСХА;

Швецова С.В., начальник отдела международных связей ИрГСХА;

Никулина Н.А., зам. гл. редактора научно-практического журнала ―Вестник

ИрГСХА‖;

Ильин М.С., председатель Совета молодых ученых и студентов ИрГСХА;

Очиров В.Д., зам. декана по научной работе энергетического факультета;

Зайцев А.М. зам. декана по научной работе агрономического факультета;

Бендик Н.В., зам. декана по научной работе экономического факультета;

Недзельский Е.М., зам. декана по научной работе факультета охотоведения;

Поляков Г.Н., зам. декана по научной работе инженерного факультета;

Будаева А.Б., зам. декана по научной работе факультета биотехнологии и

ветеринарной медицины.

Научные исследования и разработки к внедрению в АПК: Материалы

научно-практической конференции молодых ученых, Иркутск, 19-20 апреля

2012 г. – Иркутск: Изд-во ИрГСХА, 2012. – 456 с.

В материалы научно-практической конференции молодых ученых

вошли работы аспирантов и преподавателей ИрГСХА. Статьи распределе-

ны по пяти секциям: ресурсосберегающие технологии в АПК, агроэкологи-

ческие основы интродукции, технологии и рационального землепользова-

ния; зоотехния и ветеринария; актуальные проблемы природопользования;

социально-экономические проблемы и перспективы развития сельского хо-

зяйства.

ISBN 978-5-91777-076-5

© Коллектив авторов, 2012.

© Издательство ИрГСХА, 2012.

3

Секция

РЕСУРСОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ В АПК

УДК [53+577] (075,8)

МОДЕЛЬ ЕСТЕСТВЕННОГО РОСТА ЧИСЛЕННОСТИ СОБОЛЯ В

ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ

Н.С. Бакарова

Руководители – профессор, д.ф.-м. н. М.А. Кутимская

доцент, к.ф.-м.н. М.Ю. Бузунова

Иркутскаягосударственная сельскохозяйственная академия, г. Иркутск, Россия

Предлагаемая модель имеет в своей основе дифференциальное уравнение балан-

са. Подобраны коэффициенты рождения и гибели соболя, соответствующие наблюдае-

мым в охотхозяйствах Иркутской области. Модель может иметь применение для оценки

и прогноза численности ценного пушного зверька в Иркутской области.

Пусть имеется некоторая популяция одного вида, например соболя, в

которой происходят жизненные процессы во всем их многообразии.

Найдем законы изменения численности популяции во времени. Введем

обозначения: х – численность популяции в момент времени t; γ – коэффи-

циент размножения; ζ – коэффициент естественной гибели; ε=(γ-δ) – коэф-

фициент роста. Дифференциальное уравнение баланса будет иметь вид:

xxdt

dx (1)

или xdt

dx .

В качестве начального условия выберем: при t=0 – х=х0 Проинтегрируем обе части уравнения (1), имеем:

х= (2) Получим

х=х0 (3)

Рисунок 1 – Численность соболя по данным мониторинга по Иркутской области.

ε = -0,16

У, ЧИСЛЕННОСТЬ

Х, ГОДЫ

4

На рисунке 1 изображено значение численности соболя по данным

мониторинга животных в Иркутской области. Этому графику соответству-

ют следующие подобранные параметры системы (табл. 1).

Таблица 1 – Параметры системы

Значение γ Значение ζ ε=γ – ζ

0.44 0.60 – 0.16

0.70 0.40 0.30

0.20 0.70 – 0.50

0.97 0.02 0.95

0.02 0.97 – 0.95

Из рисунка 1 видно, что с увеличением коэффициента ε увеличивает-

ся значение численности зверька.

Проведем анализ решения. Рассмотрим три случая [1].

1. Пусть скорость гибели ζ больше скорости размножения γ (ζ>γ),

следовательно, ε0. Числен-

ность особей неограниченно растет (рис. 2б).

Рисунок 2б – Численность соболя по модели естественного роста.

3. Скорость гибели равна скорости размножения (γ=ζ), ε=0. Числен-

ность соболя не изменяется, остается на начальном уровне.

У, ЧИСЛЕННОСТЬ ОСОБЕЙ, ТЫС.

Х, ГОДЫ

У, ЧИСЛЕННОСТЬ ОСОБЕЙ, ТЫС.

Х, ГОДЫ

5

Рисунок 2в – Стационарное значение численности соболя.

В реальных условиях численность уменьшается за счет конкурентной

борьбы внутри вида за пищевые ресурсы, и в основном, за счет отстрела.

Численность соболя также как и других животных подвержена колебаниям

солнечной и магнитной активности [2, 3].

Следует отметить, что пушной зверь – национальное богатство Рос-

сии. Пушнина является стратегическим товаром, предназначенным как для

внутреннего, так и для мирового рынка и имеет огромное значение для до-

ходной части государственного бюджета. Ключевые слова: естественный рост, численность, соболь, Иркутская область.

Список литературы

1. Антонов В.Ф. Физика и биофизика: учебное пособие / В.Ф. Антонов, Е.К. Коз-

лова, А.М. Черныш. – М.: Медиа, 2010 – 480 с.

2. Кутимская М.А. Бионоосфера: учебное пособие / М.А. Кутимская, Е.Н. Воля-

нюк. – Иркутск: ИГУ, 2005 – 212 с.

3. Кутимская М.А. Влияние солнечной активности и магнитных полей на созда-

ние устойчивой сырьевой базы / М.А. Кутимская // Товароведение и экспертиза товаров:

проблема качества потребительских свойств товаров. – Вып. 2 – Иркутск: ИГУ, 2006. –

С. 47-53.

УДК [53+577] (075,8)

НАТУРНО-МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЧИСЛЕННОСТИ

НОРКИ В ИРКУТСКОЙ ОБЛАСТИ

Н.С. Бакарова

Руководители – профессор, д.ф.-м.н. М.А. Кутимская

доцент, к.ф.-м.н. М.Ю. Бузунова

Иркутскаягосударственная сельскохозяйственная академия, г. Иркутск, Россия

Натурно – математическое моделирование позволяет быстро приблизить модель к

эксперименту. В основу математической модели положены дифференциальные уравне-

Х, ГОДЫ

У, ЧИСЛЕННОСТЬ ОСОБЕЙ, ТЫС.

6

ния. Численность норки взята по данным мониторинга животных в охотхозяйствах Ир-

кутской области. Модель может быть использована для решения как исследовательских,

так и практических задач охотоведения.

В настоящее время к моделированию применяется комплексный под-

ход. Моделирование осуществляется как процесс построения модели и экс-

перимента с нею [1, 2]. Эта модель выходит на особое структурное образо-

вание, состоящее из натурального объекта – прототипа и его же частичных

моделей. В гибридных моделях Иркутской школы [3] результаты у детер-

минированных математических моделей приближаются подбором коэффи-

циентов к данным многочисленных экспериментов. Причем эти данные об-

рабатываются с помощью метода разложения полей по естественным орто-

гональным функциям. Коэффициенты разложения регрессионно зависят от

солнечной и магнитной активностей.

Рассмотрим модель естественного роста, которую можно описать с

помощью модели Мальтуса [3, 4]. Дифференциальное уравнение первой

степени запишется как:

xdt

dx (1)

где ε – коэффициент, отражающий естественный прирост численности нор-

ки; х – численность норки в момент времени t. Решения данного уравнения

является функция:

х = х0, (2)

где х0=х(t0) –численность норки в начальный момент времени.

Согласно закону Мальтуса, рост численности норки происходит очень

быстро, удваиваясь через время ln2/ε. На рисунке 1 представлены данные

мониторинга по Иркутской области по норке и волку.

Рисунок 1 – Численность норки и волка по данным мониторинга Иркутской области.

ЧИСЛЕННОСТЬ

ГОДЫ

7

На рисунке 2 показано решение модели (1).

Используя экспериментальные данные, удалось подобрать коэффици-

енты (табл. 1).

Таблица 1 – Экспериментальные данные и коэффициенты

№ п/п γ ζ ε = γ – ζ

1 0.30 0.144 0.16

2 0.723 0.09 0.633

3 0.512 0.7 – 0.188

4 0.7 0.56 0.14

Рисунок 2 – Модель естественного роста численности норки.

Для уточнения модели предположим, что существует борьба между

особями за место обитания. В этом случае добавляется дополнительный ис-

точник гибели.

Тогда уравнение (1) будет иметь вид:

= εх – δх², (3)

где δ – коэффициент гибели норки из-за недостатка пищи при конкурентной

борьбе с себе подобными.

На рисунке 3 изображено решение с учетом конкуренции внутри ви-

да. Подобраны следующие коэффициенты: ε, δ.

Рисунок 3 – Модель внутривидового взаимодействия норки.

Ɛ = 0.16 Ɛ = 0.633

Ɛ = 0.14 Ɛ = -0.188

У, ЧИСЛЕННОСТЬ

Х, ГОДЫ

У, ЧИСЛЕННОСТЬ, ТЫС.

Х, ГОДЫ

8

С учетом борьбы между видами (норка – волк) получим рисунок 4,

где хст и yст находятся по формулам:

хст = и yст = , (4)

где ß – естественная гибель волка, γ – гибель норки при встрече с волком.

Таблица 2

ε β α δ хст yст

0.14 0.381 0.000007 0.001 381 20000

0.14 0.205 0.000009 0.001 205 16000

0.14 0.102 0.000015 0.001 102 9000

Рисунок 4 – Автоволна норка – волк на фазовой плоскости.

На рисунке 4 показан автоволновой процесс в виде эллипса. В точке

А имеем минимальное значение численности волка. Следовательно, для

развития норки существуют более благоприятные условия. С ростом t чис-

ленность жертв (норки) будет увеличиваться (смотри направление стрелки).

Обе численности растут до тех пор пока значение численности y (волка) не

достигнет yст= . К этому моменту хищников становится много, они выеда-

ют жертву скорее, чем та воспроизводит себя и ее численность начинает

убывать до минимального значения (9000 голов) в точке D. От точки В до

точки С численность волка еще растет и падает к точке D до yст. В точке С

численность волка достигнет максимума. Хищников много, а пища (норка)

для них уменьшилась, скорость воспроизводства хищников падает. Убывает

и х – участок СD.

В точке D хищников мало и они выедают жертву со скоростью мень-

шей, чем скорость воспроизводства жертвы. Достигнув точки D – мини-

мального значения численность норки, начинает увеличиваться. Запасов

пищи (норки) для хищников еще мало и численность у (волка) все еще убы-

вает (участок DА). После того, как система придет в положение А, все сно-

ва повторяется. Следовательно, функции х и у – периодические. На фазовой

плоскости они создают цикл.

Модель создана в предположении, что регион замкнутый. Жертва х

(численность норки) погибает только за счет поедания у (волком). Однако,

коэффициенты подправлялись за счет данных мониторинга и данную

B

Х

У

Умах 381

Уср 205

Уmin 102

Xмах 19000

Xср15000

Хmin 9000

A

D

C

9

натурно – математическую модель можно предложить для эпигноза и про-

гноза численности пушного зверя, например норки, для охотхозяйств Ир-

кутской области. Ключевые слова: натурно-математическое моделирование, модель ―хищник-

жертва‖.

Список литературы

1. Антонов В.Ф. Физика и биофизика: учебное пособие / В.Ф. Антонов, Е.К. Коз-

лова, А.М. Черныш. – М.: Медиа, 2010 – 480 с.

2. Бузунова М.Ю. Автоволновые процессы в искусственных и естественных сре-

дах / М.Ю. Бузунова, М.А. Кутимская // Вестник ИрГСХА. – Иркутск: ИрГСХА – 2012 г.

– (в печати).

3. Галицкая Л.В. Натурно – математическое моделирование для задач определе-

ния состояния объекта управления / Л.В. Галицкая, О.Н. Чащин // Природные и интел-

лектуальные ресурсы Сибири: материалы конференции, 17 МНПК, Томск, 28 – 30 сен-

тября 2011 г. – Томск: САНВШ; В – спектр, 2011. – С. 126-131.

4. Кутимская М.А. Влияние солнечной активности и магнитных полей на созда-

ние устойчивой сырьевой базы / М.А. Кутимская // Товароведение и экспертиза товаров:

проблема качества потребительских свойств товаров. – Вып. 2 – Иркутск: ИГУ, 2006. –

С. 47-53.

5. Пугачева Е.Г. Самоорганизация социально – экономических систем / Е.Г. Пу-

гачева, К.И. Соловьенко. – Иркутск: БГУЭП, 2003. – 171с. УДК 532.685.001.57

ПРОБЛЕМЫ ГИДРОДИНАМИКИ В ПОРИСТЫХ СРЕДАХ

1С.М. Быкова,

2С.А. Васильев

Руководитель – д.т.н. Э.А. Таиров

1Иркутская государственная сельскохозяйственная академия, г. Иркутск, Россия

Энергетический факультет Кафедра электроснабжения и теплоэнергетики

2ИСЭМ СО РАН им. Л.А. Мелентьева, г. Иркутск, Россия

Пористые структуры находят все более широкое применение в различных техниче-ских приложениях. Прежде всего, это связано с интенсификацией переноса тепла при ис-пользовании этих структур в теплообменных устройствах. Однако немаловажной оказыва-ется и известная свобода конструктивного выполнения элементов с пористыми структура-ми, возможность их интеграции с силовыми элементами конструкции. В статье рассмотре-ны особенности пористых структур и их применение в различных технических приложени-ях. Представлены результаты экспериментальных исследований гидродинамических про-цессов в засыпках шаровых частиц.

Исследованию гидродинамического сопротивления и теплоотдачи при

течении однофазных сред (жидкости или газа) через зернистые слои, в частно-

сти через шаровые засыпки, посвящено множество работ [1-7]. Интерес к этим

задачам будет расти и впредь в соответствие с потребностями атомной энерге-

тики, термохимических технологий и других областей, где развитая поверх-

ность шаровых засыпок может обеспечить высокую эффективность тепло- и

массообменных процессов при минимальном расходе теплоносителя.

Пористые структуры находят все более широкое применение в различ-

10

ных технических приложениях. Прежде всего, это связано с интенсификацией

переноса тепла при использовании этих структур в теплообменных устрой-

ствах. Однако немаловажной оказывается и известная свобода конструктивно-

го выполнения элементов с пористыми структурами, возможность их интегра-

ции с силовыми элементами конструкции.

Сегодня под пористыми системами понимают очень широкий класс

структур. В последнее время в контексте физического и математического моде-

лирования под понятием пористых систем подразумевают аппараты канального

типа при наличии гидравлической и тепловой связей между каналами.

Типы пористых структур существенно различаются по форме исходных

элементов, из которых состоит пористая матрица. Это могут быть частицы в

виде сфер, лепестков, волокон и цилиндров, сетки, ячеистых материалов и др.

Исходные частицы изготавливаются как из высокотеплопроводных материа-

лов (углерод, медь, бронза) или материалов с умеренной теплопроводностью

(сталь, никель) так и из материалов, плохо проводящих тепло (керамика, стек-

ло). Насадка из тех или иных частиц может быть как регулярной, так и неупо-

рядоченной. Разнообразны технологии получения пористых насадок. Это мо-

гут быть засыпки и регулярные укладки, спекание, высокотемпературное сра-

щивание (диффузионная сварка). Пористые насадки могут иметь хороший

тепловой контакт со стенками каналов или таковой может отсутствовать.

Наконец, вследствие неподдающихся контролю случайных отклонений в тех-

нологии изготовления насадок их гидравлические и тепловые характеристики

претерпевают существенные изменения. В инженерном плане воспроизводи-

мость теплогидравлических характеристик пористых структур является одним

из ключевых факторов, определяющих их применение в ряде изделий [7].

Характерным отличием течения в пористой среде является постепенный

переход от ламинарного режима к турбулентному, начинающийся при малых

значениях числа Рейнольдса Reи охватывающий довольно широкую область

значения этого числа. Плавность перехода объясняется, во-первых, извилисто-

стью пор, сужениями и расширениями, а также шероховатостью поверхности

пористой среды, что способствует вихреобразованиям и возмущениям потока;

во-вторых, постепенным распространением турбулентности с больших пор на

малые, что связано с характером распределения пор в среде по их размерам.

Пористое охлаждение является одним из наиболее перспективных ме-

тодов тепловой защиты различных конструкций, подверженных воздействию

внешних тепловых потоков большой плотности. Его достоинствами являются:

– отсутствие ограничений по значению и характеру подводимого тепло-

вого потока;

– эффект блокирования внешнего конвективного теплового потока;

– неизменность формы охлаждаемой поверхности.

Гидродинамика и теплофизика одно- и двухфазных потоков в засыпках

шаровых частиц интенсивно исследуется в связи с перспективами применения

ядерного топлива в форме шаровых элементов в активных зонах кипящих во-

дяных реакторов и водо-водяных реакторов с водой под давлением. Тепловы-

11

деляющий элемент (микротвэл) представляет собой шар диаметром d = 1-3

мм, состоящий из топливного ядра и защитной оболочки. Такие твэлы обеспе-

чивают удержание продуктов деления ядерного топлива до температуры 1600 0С и выше, что позволяет получить на выходе из активных зон газ с темпера-

турой 900 0С и выше, а в водо-водяных энергетических реакторах, выполнен-

ных по одноконтурной схеме, – перегретый пар сверхкритических параметров

и увеличить КПД до 50%. Это в свою очередь снижает потребление энергии,

вредную нагрузку на окружающую среду, способствующую возникновению

―парникового эффекта‖ и глобальному изменению климата [8].

Полученные к настоящему времени расчетные и опытные обоснования

и подтверждения преимуществ шаровых микротвэлов в газовых реакторах до-

статочно многочисленны и общепризнанны. В последние годы активно разра-

батываются и обсуждаются варианты конструктивных решений и схем ис-

пользования шаровых микротвэлов в водоохлаждаемых и кипящих реакторах,

в том числе прямоточного типа, где имеет место полное испарение потока

теплоносителя и перегрев пара в активной зоне. Для этих реакторов расчетные

оценки технико-экономических показателей, гидродинамических характери-

стик (устойчивость потока, потери на прокачку теплоносителя, степень нерав-

номерности распределения фаз и массовых скоростей по сечению), теплоот-

дачи и предельных тепловых нагрузок весьма затруднены тем, что практиче-

ски отсутствуют как опытные данные по гидродинамике и теплоотдаче двух-

фазных потоков в канальных шаровых засыпках, так и надежные расчетные

формулы.

В данной работе представлены результаты экспериментальных данных

по гидродинамическому сопротивлению при течении воды и пароводяной

смеси различного паросодержания в засыпках шаровых частиц, а также опыт-

ные данные по газодинамическому запираниюи скорости акустических воз-

мущений парожидкостного потока в слоях различных шаровых засыпок.

Эксперименты проводились в вертикальном цилиндрическом канале

внутренним диаметром 39 мм. Канал встроен в технологическую схему круп-

ной экспериментальной установки ―Высокотемпературный контур‖, на пред-

включенных участках которой обеспечивалось получение горячей воды и па-

роводяной смеси.

Гидродинамика потока жидкости. Наиболее широко для описания

гидродинамического сопротивления пористых структур используется так

называемое модифицированное уравнение Дарси:

00ww

dz

dp , (1)

где и – вязкостный и инерционные коэффициенты сопротивления пори-

стого материала; – плотность жидкости; 0w – скорость фильтрации жидкости,

т.е. скорость, отнесенная к полному сечению канала, включая площадь, заня-

тую насадкой.

Первый член в (1) учитывает вязкостное трение в пористых структурах,

а второй – многочисленные инерционные эффекты, такие как повороты пото-

12

ка в криволинейных каналах, ускорение и замедление течения в сужениях и

расширениях этих каналов, перемешивания струй и их завихрения на элемен-

тах пористой структуры.

В настоящее время предложен ряд инженерных методик к определению

гидравлического сопротивления в засыпках, опирающихся на различные мо-

дели течения. Вместе с тем, не проводилось сравнение этих методик с исполь-

зованием общих экспериментальных данных. Поэтому наряду с расчетной ме-

тодикой, основанной на использовании модифицированного уравнения Дарси

(1), рассмотрены другие методики, основанные на:

– модели элемента гидравлической цепи;

– модели внутреннего отрывного течения.

Данные модели подробно рассмотрены в работе [9].

На рисунке 1 представлены опытные данные зависимости коэффициен-

та гидравлического сопротивления от числа Рейнольдса при течении воды че-

рез засыпку из стеклянных шариков диаметром 3 мм.

Рисунок 1 – Зависимость коэффициента гидравлического сопротивления от числа Рейнольдса при течении воды через засыпку из стеклянных шариков диаметром 3 мм: и – опытные данные при температурах 17

0С и 100

0С; 1 – расчет по модифицированно-

му уравнению Дарси; 2 – модель элемента гидравлической сети; 3 – модель внутреннего отрывного течения.

Гидродинамика двухфазного потока. В научной литературе опубли-

ковано большое число работ по экспериментальному исследованию однофаз-

ных потоков в засыпках, в частности обобщающие работы [2, 4]. Эксперимен-

тальных работ по двухфазным потокам в засыпках шаровых частиц значи-

тельно меньше, и они не охватывают всех аспектов проблем возникающих в

этой сфере.

Нами была проведена серия экспериментов по исследованию гидроди-

намического сопротивления при течении двухфазного потока в слое шаровых

частиц из медных никелированных шариков диаметром 5мм, а также из стек-

лянных частиц диаметром 2.8 мм. Давление перед входом в засыпку равня-

- 3

- 1 - 2

13

D,

кг/с

Δр,

кПа

лось 1МПа; массовая скорость, отнесенная к полному сечению канала, соста-

вила 23 ÷ 44 кг/м2·с. Отдельная серия экспериментов проведена при величине

массового расхода 62кг/м2·сс изменением массового расходного паросодер-

жания от x=0.03 до х=0.30. Для построения расчетной зависимости использо-

вана методика Локкарта – Мартинелли, разработанная для сопротивления

трения адиабатической двухфазной среды в трубах:

2

в

вдф

ФH

P

H

P

, (2)

22 1 Х

Х

СФв

, (3)

гдеС – числовой коэффициент, для расчета которого применительно к тече-

нию в слое шаровых частиц. Предложено выражение:

3.0

0'

'

dwС

;

параметр Локкарта – Мартинелли:

5.0

п

в

Hp

HpX .

В выражении (2) потери давления для жидкой фазы рассчитываются с

учетом еѐ весовой доли в общем потоке:

'

2

0'

'

0

11

xwxw

H

Pdв

в

. (4)

Газодинамическое запирание и скорость акустических возмущений

парожидкостного потока. При исследовании газодинамического сопротив-

ления парожидкостного потока в засыпках шаровых частиц в наших опытах

был получен эффект запирания парожидкостного потока в канале, когда при

увеличении перепада давления, расход парожидкостной смеси остается неиз-

менным (рис. 2).

Рисунок 2 – Зависимость расхода парожидкостной смеси различного паросодержания

от перепада давления на столбе засыпки высотой Н=795 мм из стекла d=4 мм.

Давление перед засыпкой р0=0.6 МПа.

14

Основные результаты получены в экспериментах при трех значениях вы-

соты плотноупакованного слоя засыпки из стеклянных шариков диаметром 4

мм – H1=250 мм, H2=355 мм, H3=795 мм, и давления на входе в слой частиц

р=0.6 МПа. Исследованы зависимости максимальных значений массовой ско-

рости и скорости смеси, рассчитанных по полному сечению трубы – 0w , 0w ; среднему сечению потока с учетом пористости среды – mw , mw ; и наиболее узкому сечению в слое частиц – w , w , от величины паросодержания в

потоке и высоты Hслоя засыпки сферических частиц. К настоящему времени

отсутствуют обоснованные рекомендации по выбору коэффициента скольже-

ния фаз в зернистом слое. В условиях имеющейся неопределенности в каче-

стве подходящего соотношения была использована зависимость для скольже-

ния фаз в пучках стержней, которые при решении гидродинамических задач

нередко описываются моделью пористой среды с своими коэффициентами

проницаемости.

Полученные скорости критического истечения двухфазной смеси через

плотноупакованные слои шаровых частиц по порядку величины сопоставимы с

термодинамически равновесной скоростью звука в рассматриваемой системе.

Акустика парожидкостной смеси довольно ―необычна‖, например, волны

в такой среде могут, как сильно затухать, так и многократно усиливаться. Что

же касается парожидкостной смеси с шаровой засыпкой, то здесь основной

интерес представляет скорость акустических возмущений давления. Измерен-

ная скорость малых возмущений давления в парожидкостном потоке с шаро-

вой засыпкой составила единицы метров в секунду. Это побудило обратить

внимание на описанный Л. Ландау 10 особый механизм распространения

возмущений в мелкодисперсной двухфазной системе – за счет изменения па-

росодержания при изменении давления. Расчетное значение этой скорости,

называемой скоростью звука Ландау, для парожидкостной среды при р0 = 0.1

МПа и предельно малом паросодержании составляет 1.1 м/с.

Данные по исследованию скорости акустических возмущений представ-

лены в работе [11]. Ключевые слова: пористые среды, шаровые засыпки, однофазный и парожидкостный

потоки.

Key words: porous structures, pebble bed, monophase and vapour-liquid flows.

Список литературы 1. Аэров, М.Э. Аппараты со стационарным и кипящим слоем зернистым слоем

[Текст] /М.Э.Аэров, О.М. Тодес, Д.А. Наринский. – Л.: Химия, 1979. – 176 с. 2. Бернштейн, Р.С. Обобщенный метод расчета аэродинамического сопротивления

загруженных сечений [Текст] /Р.С. Бернштейн, В.В. Померанцев, С.А. Шагалова// В кн.: Вопросы аэродинамики и теплопередачи. – М.-Л.: Госэнергоиздат, 1958. – 267 с.

3. Богоявленский, Р.Г. Гидродинамика и теплообмен в высокотемпературных ядер-ных реакторах с шаровыми твэлами [Текст] /Р.Г. Богоявленский. – М.: Атомиздат, 1978. – 112 с.

4. Боришанский, В.М. Сопротивление при движении воздуха через слой шаров [Текст] /В.М. Боришанский. – М.: Атомиздат, 1978. – 112 с.

5. Гольдштик, М.А. Процессы переноса в зернистом слое [Текст] /М.А. Гольдштик. – Новосибирск: Наука, 1984. – 164 с.

15

6. Идельчик, М.А. Справочник по гидравлическим сопротивлениям [Текст] /И.Е. Идельчик. – М.: Машиностроение, 1975. – 326 с.

7. Зейгарник, Ю.А. Теплообмен в пористых структурах: современное состояние и основные направления исследования [Текст] /Ю.А. Зейгарник, В.М. Поляев// Теплоэнерге-тика. – 1996. – С. 62-70.

8. Филиппов, Г.А. Перспективы создания прямоточных микротвэльных ядерных ре-акторов с перегревом пара [Текст] /Г.А. Филиппов, Р.Г. Богоявленский, А.А. Авдеев// Тяжѐ-лое машиностроение. – №1. – 2002. – С. 7-11.

9. Быкова, С.М. Модели гидродинамического сопротивления в засыпках шаровых частиц [Текст] /С.М. Быкова// Матер. студ. научно-практ. конф. с междунар. участием ИрГ-СХА, 9-11 марта 2011 года. – Иркутск: ИрГСХА, 2011. – С. 354 – 360.

10. Покусаев, Б.Г. Распространение возмущений давления в пористой среде при фильтрации двухфазного потока [Текст] /Б.Г. Покусаев, Э.А. Таиров, М.Ю Гриценко // ТВТ. – Т. 42. – № 6. – 2004. – С. 947-953.

11. Покусаев, Б.Г. Скорость низкочастотных волн давления в парожидкостной среде с неподвижным слоем шаровых частиц [Текст] /Б.Г. Покусаев, Э.А. Таиров, С.А. Василь-ев//Акустический журнал. – Т. 56. – №1. – 2010. – С.341-347.

References

1. Ajerov, M.Je. Apparaty so stacionarnym i kipjawim sloem zernistym sloem [Tekst] / M.Je. Ajerov, O.M. Todes, D.A. Narinskij. – L.: Himija, 1979. – 176 s.

2. Bernshtejn, R.S. Obobwennyj metod rascheta ajerodinamicheskogo soprotivlenija zagru-zhennyh sechenij [Tekst] /R.S. Bernshtejn, V.V. Pomerancev, S.A. Shagalova // V kn.: Voprosy ajerodinamiki i teploperedachi. – M.-L.: Gosjenergoizdat, 1958. – 267 s.

3. Bogojavlenskij, R.G. Gidrodinamika i teploobmen v vysokotemperaturnyh jadernyh reaktorah s sharovymi tvjelami [Tekst] / R.G. Bogojavlenskij. – M.: Atomizdat, 1978. – 112 s.

4. Borishanskij, V.M. Soprotivlenie pri dvizhenii vozduha cherez sloj sharov [Tekst] / V.M. Borishanskij. – M.: Atomizdat, 1978. – 112 s.

5. Gol'dshtik, M.A. Processy perenosa v zernistom sloe [Tekst] / M.A. Gol'dshtik. – Novo-sibirsk: Nauka, 1984. – 164 s.

6. Idel'chik, M.A. Spravochnik po gidravlicheskim soprotivlenijam [Tekst] / I.E. Idel'chik. – M.: Mashinostroenie, 1975. – 326 s.

7. Zejgarnik, Ju.A. Teploobmen v poristyh strukturah: sovremennoe sostojanie i osnovnye napravlenija issledovanija / Ju.A. Zejgarnik, V.M. Poljaev // Teplojenergetika. – 1996. – S. 62-70.

8. Filippov, G.A. Perspektivy sozdanija prjamotochnyh mikrotvjel'nyh jadernyh reaktorov s peregrevom para [Tekst] / G.A. Filippov, R.G. Bogojavlenskij, A.A. Avdeev // Tjazhjoloe mashi-nostroenie. – №1. – 2002. – S. 7-11.

9. Bykova, S.M. Modeli gidrodinamicheskogo soprotivlenija v zasypkah sharovyh chastic [Tekst] / S.M. Bykova // Mater. stud. nauchno-prakt. konf. s mezhdunar. uchastiem IrGSHA, 9-11 marta 2011 goda. – Irkutsk: IrGSHA, 2011. – S. 354 – 360.

10. Pokusaev, B.G. Rasprostranenie vozmuwenij davlenija v poristoj srede pri fil'tracii dvuhfaznogo potoka / B.G. Pokusaev, Je.A. Tairov // TVT. – T. 42. – № 6. – 2004. – S. 947-953.

11. Pokusaev, B.G. Skorost' nizkochastotnyh voln davlenija v parozhidkostnoj srede s nepodvizhnym sloem sharovyh chastic [Tekst] / B.G. Pokusaev, Je.A. Tairov, S.A. Vasil'ev // Akusticheskij zhurnal. – T. 56. – №1. – 2010. – S. 341-347.

UDC 532.685.001.57

ISSUES OF HYDRODYNAMICS IN POROUS MEDIUM

Bykova S.M., Vasiliev S.A.

Porous structures are of great use in different engineering applications. First of all, it is con-

netcted with the intensification of heat transfer within the use of these structures in the heat ex-

change devices. However,the well-knownfreedom of structural embodimentof elementswith po-

rousstructures, and the ability of their integration with the securityelements ofthe construction are

of no small importance.The articledescribes the featuresof porousstructures and theirapplication in

variousengineeringapplications.The results of experimentalstudieson hydrodynamic processesin

thefilling ofsphericalparticles have been presented

16

УДК [53+577] (075.8)

БИОФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЭПИДЕМИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

И.Д. Гордеев

Руководители – профессор, д.ф-м.н. М.А. Кутимская

доцент, к.ф.-м.н. М.Ю. Бузунова

Иркутская государственная сельскохозяйственная академия, г. Иркутск Россия

В работе представлен алгоритм модели эпидемического процесса. Показаны ре-

зультаты решения численными и аналитическими методами. С помощью математиче-

ского моделирования можно получить прогноз развития эпидемического процесса и

принять меры по снижению заболеваемости.

Под эпидемическим процессом (рис. 1) будет понимать цепь инфициро-

вания и передач инфекционного заболевания от одного человека к другому [1].

Обозначим через N – численность популяции; через NI – число инфи-

цированных; NS – число восприимчивых.

Приращение NI можно записать как:

NI= αNS NIdt

где α = N

R ; τ – средняя длительность заболевания; R – числовая мера за-

разности заболевания (при R < 1 массовая эпидемия не возникает).

Число выздоровевших из инфицированных за время dt соответствует:

Nвызд = βNIdt,

где

1 .

Рисунок 1 – Заболеваемость коклюшем (число заболевших на 1000 человек)

в Москве в 1968-1987 гг. (данные регистрировались раз в месяц).

Заметим число:

NR( ) = NR

Популяция N за малый промежуток времени dt уменьшается за счѐт смертности.

Nумерш = Ndt

17

где T

1 ; T – средняя продолжительность жизни.

В результате рождения и смерти число восприимчивых членов попу-ляции равно:

(N-NS)dt

Запишем систему дифференциальных уравнений первой степени для

dt

dN I изменения числа инфицированных и для dt

dNs числа восприимчивых

членов:

dtdN I = NSNI-βNI dNS/dt= (N-NS)-αNS-NI (1)

Уравнения системы (1) описывают динамику эпидемического процес-

са без запаздывания. Для упрощения задачи найдѐм отклонение от стационарного решения. Пусть:

NS(t)=NS0+v(t) NI (t)=N10 +w(t)

В случае малых отклонений система, (1) сводится к системе уравне-ний для v(t) и w(t):

dw/dt=Ɣ(R-1)v dv/dt=-ƔRv-βw

Еѐ решение имеет вид:

w(t)=A1 3tt

cos(wt+φ 1 )

v(t)=A2 3tt

cos(wt+ φ 2 ), где 3 = ),(2 R w= )1( R

Решение получается в виде синусоидальной зависимости (рис. 2.).

Рисунок 2 – Зависимость числа инфицированных от числа лет.

На рисунке 3 изображена зависимость относительного числа инфици-

рованных членов популяции от времени. Как видно из рисунка 3 колебания

0

50

100

150

200

250

1 2 3 4 5 6

Ряд1

18

затухающие (около стационарного решения). Период колебаний получился

равным – 10 лет.

Рисунок 3 – Зависимость относительного числа инфицированных членов популя-

ции от времени в простейшей модели.

Упрощающие предположения, принятые в нашей модели позволяют

описывать основные черты эпидемического процесса.

Для того, чтобы исследовать явления в деталях необходимо усложне-

ние модели, а именно: следует учесть эффект запаздывания t характерное

время от заражения до заражения, как это имело место в работе (2).

Существенную роль в вариации амплитуды заболеваний могут стать

солнечные пятна и магнитные поля [2, 3].

Следует отметить, что, несмотря на недостатки модели, она может

иметь очень широкое применение, в частности в ветеринарии и медицине,

так как с еѐ помощью можно оценить систему, понять еѐ поведение при из-

менении условий, предсказать ход процессов. Ключевые слова: биофизика, модель процесс, математическое моделирование,

прогноз.

Список литературы

1. Антипов В.Ф. Практикум по биофизике: учебное пособие / В.Ф. Антипов, А.М.

Черныш. – М.: ВЛАДОС, 2001. – 352 с.

2. Кутимская М.А. Бионоосфера: учебное пособие / М.А. Кутимская, Е.Н. Воля-

нюк. – Иркутск: ИГУ, 2005. – 212 с.

3. Кутимская М.А. Энергетическое и информационное взаимодействие между

макро-, микро- и наноструктурами живых организмов: Биоэнергетика кровеносной,

лимфатической и дыхательной систем / М.А. Кутимская, М.А. Бузунова. – Иркутск:

ИрГСХА, 2011. – 111 с.

19

УДК 662.613.5

СЖИГАНИЕ ОТХОДОВ УГЛЕОБОГАЩЕНИЯ

А.М. Гулин Руководитель – к.т.н. В.А. Бочкарев

Иркутская государственная сельскохозяйственная академия, г. Иркутск, Россия Энергетический факультет

Кафедра электроснабжения и теплоэнергетики

Одним из направлений повышения эффективности использования энергетических ресурсов является увеличение доли сжигания отходов углеобогащения на крупных ТЭЦ, промышленных и муниципальных котельных.В статье рассматривается проблема утилиза-ции отходов углеобогащения за счет сжигания отходов углеобогащения в котельном агрега-те ТП-30 с использованием муфельных горелок.

Одним из направлений повышения эффективности использования энер-

гетических ресурсов является увеличение доли сжигания отходов углеобога-

щения на крупных ТЭЦ, промышленных и муниципальных котельных. Это

особенно актуально для территорий Урала и Сибири, где развита угледобы-

вающая и углеперерабатывающая промышленность, а следовательно, велики

объемы отходов углеобогащения. За время работы Центральной обогатитель-

ной фабрики (ЦОФ) по предварительной оценке скопилось около 37 млн. тонн

в шламоотстойниках с характеристиками вполне приемлемыми для сжигания

[1]. Характеристики головинского угля и отходы углеобогащения представле-

ны в таблице.

Очевидна экономическая и экологическая эффективность от внедрения

технологий на энергетическом оборудовании и непосредственно энергетиче-

ского оборудования, использующих в качестве топлива отходы углеобогаще-

ния на энергоснабжающих предприятиях:

– снижение затрат на топливо при постоянном повышении цен на уголь,

газ и жидкое топливо;

– решение вопросов утилизации отходов углеобогащения, занимающих

большие территории.

Во второй половине 2011 г. перед специалистами иркутской энергоси-

стемы был поставлен вопрос о возможности промышленного сжигания отхо-

дов углеобогащения на территории Иркутской области.

Проанализировав экономическую ситуацию в регионе, принимая во

внимание и другие статьи расходов при выборе котлов, а именно:

– затраты на доставку топлива;

– стоимость обслуживания установки;

– периодичность и сложность обслуживания котлов;

– стоимость установки дополнительного оборудования для обеспечения

работы котлов (система подготовки и хранения топлива).

Исходя из вышеперечисленного, было принято решение о начале опыт-

но-промышленного сжигания отходов углеобогащения на Черемховской ТЭЦ-

12 ОАО ―Иркутскэнерго‖.

Установленная электрическая мощность станции составляет 12 МВт,

20

тепловая мощность – 255.3 Гкал/ч. На ТЭЦ-12 установлены 4 котлоагрегата

марки ТП-30 и 3 котлоагрегата БКЗ-75-39ФБ. В настоящее время основным

топливом на станции является каменный уголь Головинского месторождения

(табл.).

Таблица – Характеристики топлива

Наименование топлива Марка,

класс

Рабочая масса топлива, % Низшая тепло-

та сгорания

топлива

р

нQ ,

МДж/кг

ккал/кг

Выход

лету-

чих

Vг,%

Wr

Ar

Sr

Cr

Hr

Nr

Or

Головинский уголь Д 11.8 19.4 1.38 42.5 3.1 0.6 8.1 21.403 (5112) 47.1

Отходы углеобогащения

(средние значения)

Д

шлам 23.4 24.8 0.82 40.2 2.8 0.6 7.5

13.674

(3266) 48.33

Отходы углеобогащения /

Головинский уголь (20/80)

Д

шлам 14.1 20.5 1.27 42.1 3.03 0.6 7.9

19.823

(4734) 47.35

Рассматривается несколько вариантов опытно-промышленного сжига-

ния отходов углеобогащения:

– в виде добавок к углю в процентном соотношении отходы углеобога-

щения/уголь – 20/80, 50/50, 70/30;

– сжигание отходов углеобогащения в виде водоугольной суспензии

(ВУС);

– сжигание в кипящем слое;

– сжигание с предварительным брикетированием отходов;

– сжигание отходов углеобогащения с использованием муфельных го-

релок.

В марте месяце текущего года на ТЭЦ-12 ОАО ―Иркутскэнерго‖ были

проведены режимные испытания на котле БКЗ-75-39 ФБ ст. №10 при пробном

сжигании отходов Ново-Гришевской обогатительной фабрики в смеси с Голо-

винским углем в пропорциях ОУ/Головинский уголь – 20/80, 50/50 %. Испы-

тания проводились в рабочем диапазоне нагрузок котла. В каждой серии опы-

тов изменялись избытки воздуха, с целью определения оптимального режима

работы котла. Продолжительность работы котла на смеси Головинского угля

и отходов составила 2 суток.

Для проведения пробного сжигания на открытом складе угля было ор-

ганизовано складирование отходов из гидроотвала Ново-Гришевской ОФ.

Смешивание отходов с Головинским углѐм было организовано прямо на от-

крытом складе при загрузке вагонов.

При проведении пробного сжигания отходов углеобогащения в смеси с

головинским углем на котле БКЗ-75-39ФБ возникали следующие сложно-

сти:

– дополнительные затраты времени и средств, для организации отдель-

ного складирования отходов и головинского угля, а затем их смешивание при

загрузке в вагоны;

21

– время разгрузки вагона увеличилось в среднем с одной минуты до

двух часов (при отсутствии вагоноопрокидывателя);

– из-за высокой влажности шлама (Wr = 23.36 %) наблюдалось слѐжива-

ние и зависание смеси в углах бункеров сырого угля (БСУ). Поэтому прихо-

дилось постоянно контролировать уровень в бункерах и с помощью специаль-

ных пик сбивать зависшую смесь.

Отходы углеобогащения имеют очень высокую влажность, и поэтому

вопрос выбора топочного устройства для сжигания такого топлива исключи-

тельно важен. Отходы углеобогащения, попавшие в топку, должны пройти

стадию сушки, воспламенения и, наконец, горения. В котельной установке,

предназначенной для сжигания отходов углеобогащения, должно быть обес-

печенно: достаточно большое время пребывания частиц топлива в камере сго-

рания; интенсивное перемешивание топлива и окислителя; необходимый тем-

пературный уровень во всем объеме камеры сгорания. Учитывая вышепере-

численные условия, оптимальным топочным устройством будет встроенная

муфельная горелка постоянного действия.

Муфельную горелку (рис.) планируется установить на котельном агре-

гате ТП-30 номинальной производительностью 30т/час, с рабочим давлением

22 кгс/см2, работающий на угольной пыли каменного угля, вертикально-

водотрубный, двухбарабанный с естественной циркуляцией, предназначен для

выработки перегретого пара температурой 350 0С. Котел оборудован двумя

пылеприготовительными установками с быстроходными аксиальными молот-

ковыми мельницами (ММА). Каждая пылеприготовительная установка – ин-

дивидуальная с прямым вдуванием угольной пыли в топочную камеру. Пода-

ча горячего воздуха производится в мельницы через воздухоподогреватель

непосредственно дутьевымвентилятором.

Рисунок – Встроенная муфельная горелка: 1 – муфельная горелка; 2 – сопла вторично-

го воздуха; 3 – подвод вторичного воздуха; 4 – пылепровод.

В настоящее время авторами рассчитаны габариты муфельных горелок

для сжигания отходов углеобогащения на котлах ТП-30 [2].

При применении предварительной термической обработки топлива на

аэросмесь

2

1 3

L

d

4

22

котельных агрегатах необходимо знать тепловую мощность муфельных горе-

лок. Тепловая мощность муфельных горелок для растопки и организации

устойчивого горения должна выбираться из расчета производительности ко-

тельного агрегата, равной 20-25% от номинальной нагрузки. Минимальное

число муфельных горелок равно двум. Расчет муфеля производился на сжига-

ние отходов углеобогащения без добавок угля и на самые наихудшие характе-

ристики. Габариты муфельной горелки: L = 1.2 м; внутренний диаметр d = 0.48

м. Ключевые слова: отходы углеобогащения, муфельная горелка, котельный агрегат.

Key words: waste of coal washing, muffle burner, boiler unit.

Список литературы

1. Бочкарев, В.А. Перспективы использования отходов углеобогащения центральной

обогатительной фабрики г. Черемхово [Текст] / В.А. Бочкарев, В.В. Воронков, А.И. Петухо-

ва, О.С. Харебина, Н.А. Ярина // Повышение эффективности производства и использования

энергии в условиях Сибири: матер. Всерос. научно-практ. конф. с международным участи-

ем. – Иркутск: ИрГТУ, 2011. – С. 194-197.

2. Бочкарев, В.А. Определение габаритов муфельной горелки с учетом фракционного

выгорания угольной пыли [Текст] / В.А. Бочкарев В. А., Е.А. Клыш, Р.А. Клыш, А.Д. Алеш-

кин // Повышение эффективности производства и использования энергии в условиях Сиби-

ри: матер. Всерос. научно-практ. конф. с международным участием. – Иркутск: ИрГТУ,

2011. – С. 197-201.

References

1. Bochkarev, V.A. Perspektivyispol'zovanijaothodovugleobogawenijacentral'nojobo-

gatitel'nojfabrikig. Cheremhovo [Tekst] / V.A. Bochkarev, V.V. Voronkov, A.I. Petuhova, O.S.

Harebina, N.A. Jarina // Povyshenie jeffektivnosti proizvodstva i ispol'zovanijaj energii v uslovijah

Sibiri: mater. Vseros. nauchno-prakt. кonf. s mezhdunarodnym uchastiem. – Irkutsk: IrGTU, 2011.

– S. 194-197.

2. Bochkarev, V.A. Opredelenie gabaritov mufel'noj gorelki s uchetom frakcionnogo vygo-

ranija ugol'noj pyli [Tekst] / V.A. Bochkarev V. A., E.A. Klysh, R.A. Klysh, A.D. Aleshkin // Pov-

yshenie jeffektivnosti proizvodstva i ispol'zovanija jenergii v uslovijah Sibiri: mater. Vseros.

nauchno-prakt. konf. s mezhdunar. uchastiem. – Irkutsk: IrGTU, 2011. – S. 197-201.

UDC 662.613.5

WASTE BURNING OF COAL WASHING

Gulin A.M.

One of the directions of the improvement of efficiency of the use of energy resources is

considered to be the increase in the share of waste burning of coal washing in the large TPP, indus-

trial and municipal boilerhouses. The paper considers the problems of the waste utilization of coal

washing in the boiler unit TP-30 within the use of muffle burners.

23

УДК [53+577] (075.8)

КИНЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ КОМБИНИРОВАННОГО СПОСОБА

ВВЕДЕНИЯ ЛЕКАРСТВ

Э.А. Кобаль

Руководитель – профессор, д.ф.-м.н. М.А. Кутимская

профессор к.ф.-м.н. М. Ю. Бузунова

Иркутская государственная сельскохозяйственная академия, г. Иркутск, Россия

Предлагаемая модель физической кинетики удовлетворительно описывает изме-

нение концентрации лекарственного препарата в течение определѐнного промежутка

времени. Результаты могут быть использованы при лечении животных и человека.

Дифференциальные уравнения, описывающие кинетику распределе-

ния лекарств, имеют вид [1].

;

, (1)

,

где – концентрация в соответствующем блоке модели (рис. 1).

Рисунок 1 – Схема распределения лекарства.

Уравнение (1) соответствует балансу массы лекарственного препарата

в соответствующем блоке модели. Данные уравнения содержат члены

накопления и потерь введѐнных веществ.

Рассмотрим вариант модели (1), в котором предусмотрена возмож-

ность введения препарата непосредственно в кровь со скоростью Q. В дан-

ной статье выбран комбинированный способ введения лекарств (инъекция и

инфузия).

Представим кинетическое уравнение в виде:

(2)

где m – масса препарата в крови; – скорость изменения массы препара-

та; k – константа всасывания препарата.

Выберем постоянную интегрирования в виде:

A =

считаем, что в момент t = 0 и m = .

1. Кожа, мышцы, кишечник

2. Кровь 3. Орган - ми-

шень

24

После интегрирования уравнение (2) примет вид:

. (3)

Частное решение запишем в виде:

m = . (4)

Решаем уравнение (4) численным методом на языке Фортран.

Таблица 1 – Изменения массы вводимого препарата со временем при заданных зна-

чениях Q, k, и .

Q= 0.6 k= 0.2 m0= 4.5

t m

0 4.500

1 4.228

2 4.005

3 3.823

4 3.674

5 3.552

6 3.452

7 3.370

8 3.303

9 3.248

10 3.203

11 3.166

12 3.136

13 3.111

14 3.091

15 3.075

16 3.061

17 3.050

18 3.041

19 3.034

20 3.027

Q= 0.6 k= 0.2 m0= 1.5

t m

0 1.500

1 1.772

2 1.995

3 2.177

4 2.326

5 2.448

6 2.548

7 2.630

8 2.697

9 2.752

10 2.797

11 2.834

12 2.864

13 2.889

14 2.909

15 2.925

16 2.939

17 2.950

18 2.959

19 2.966

20 2.973

Q= 0.6 k= 0.2 m0= 3.0

t m

0 3.000

1 3.000

2 3.000

3 3.000

4 3.000

5 3.000

6 3.000

7 3.000

8 3.000

9 3.000

10 3.000

11 3.000

12 3.000

13 3.000

14 3.000

15 3.000

16 3.000

17 3.000

18 3.000

19 3.000

20 3.000

В таблице (1) показаны изменения массы вводимого препарата со

временем при заданных значениях Q, k, и .

Рисунок 2 – Сочетание инфузии и инъекции при различных соотношениях

.

25

Из графика (1), построенного нами по результатам решения модели

(4) видны экспоненциально убывающие кривые относительно средней ли-

нии, соответствующей отношению .

Для того, чтобы в крови сразу устанавливалась оптимальная доза ле-

карства при заданном k можно рассчитать параметры таблица (1), график

(рис. 2).

Комбинированное введение лекарственного препарата позволяет

мгновенно ввести, необходимую дозу и достаточно долго еѐ поддерживать.

Представленная модель может объединяться с созданными ранее мо-

делями по гемодинамике крови [2] и автоволновыми моделями по реакции

иммунной системы на введение лекарственных препаратов [3], а также ис-

пользоваться в ветеринарии для задач агропромышленного комплекса, в

частности сохранения поголовья скота. Ключевые слова: комбинированный метод введения лекарства, константа введе-

ния, оптимальная доза.

Список литературы

1. Антонов В.Ф. Физика и биофизика: учебное пособие / В.Ф. Антонов, Е.К. Коз-

лова, А.М. Черныш. – М.: Медиа, 2010 – 480 с.

2. Кутимская М.А. Энергетическое и информационное взаимодействие между макро-

, микро - и наноструктурами живых организмов: Биоэнергетика кровеносной, лимфати-

ческой и дыхательной систем / М.А. Кутимская, М.А. Бузунова. – Иркутск: ИрГСХА, 2011. –

111 с.

3. Кутимская М.А. Биофизические основы иммунной системы человека в свете

современного состояния природы и метасоциума / М.А. Кутимская // Природные и ин-

теллектуальные ресурсы Сибири. – Томск: САНВШ, 2007. – С. 326-331.

УДК 004.94:621.316.1(-22)

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММЫ “ПРОГНОЗ–2+” ДЛЯ

ПОЛУЧЕНИЯ ПРОГНОЗНОЙ ИНФОРМАЦИИ О КОЛИЧЕСТВЕ

ОТКАЗОВ В СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ 10 кВ

А.В. Ланин

Научный руководитель – д.т.н. И.В. Наумов

Иркутская государственная сельскохозяйственная академия, г. Иркутск, Россия

Энергетический факультет

Кафедра электроснабжения и теплоэнергетики

Разработанное программное обеспечение ―Прогноз–2+‖ позволяет прогнозировать

количество отказов в системе электроснабжения с периодом упреждения, равным одному

году. При этом в программе реализована возможность пополнения и редактирования базы

данных по отказам, по мере поступления новой статистической информации. Применение

программного обеспечения ―Прогноз–2+‖ рассмотрено на примере статистической инфор-

мации об отказах в сельских электрических сетях 10 кВ Иркутской области.

Математическое моделирование, прогнозирование и оценка состояния

26

сложных технических систем, включая системы электроснабжения, подразу-мевает использование достаточно ѐмкого математического аппарата, состоя-щего из ряда формул и логических уравнений. Безусловно, чтобы прогнозиро-вать количества отказов в электрических сетях 10 кВ на основе имеющейся информации с помощью теории вероятности и математической статистики необходимо знать их математический аппарат, а также проделать большое ко-личество расчѐтов, на что уйдѐт немало времени. Таким образом, внедрение и использование методов статистического и вероятностного прогнозирования в чисто математическом виде, персоналом электросетевых компаний весьма трудоѐмкое и затратное по времени. Поэтому было создано программное обеспечение ―Прогноз–2+‖, которое может автоматически рассчитывать про-гнозные значения количества отказов, на основании текущей информации из диспетчерских журналов Иркутской электросетевой компании, используя ал-горитм, основанный на синтезе математических моделей вероятностного и статистического прогнозирования.

Программа ―Прогноз–2+‖ написана на языке Delphi версии 7 фирмы Borland. Версия программы 1.0.

Задачи, решаемые с помощью программы: 1. Хранение информации о количестве отказов, времени восстановления

и величине потерь напряжения для линий 10 кВ, а также возможность класси-фицировать информацию об отказах по причинам их возникновения.

2. Возможность добавления новой информации (по мере еѐ поступле-ния) к уже имеющейся.

3. Выбор интервала времени, на основании которого делается прогноз. 4. Выбор причины, вызвавшей отказы распределительной электриче-

ской сети, для которой впоследствии делается прогноз числа отказов и време-ни восстановления.

5. Расчѐт процентного распределения числа отказов