VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

В настоящее время проектирование аппарата магнитной обработки осуществляется при помощи программных продуктов, которые позволяют провести моделирование всех процессов, проходящих внутри аппарата, оптимизировать конструкцию аппарата, упростить конструкцию, и просто проверить работоспособность той или иной схемы аппарата электромагнитной обработки [1].

Программный продукт состоит из модулей, которые позволяют проводить анализ физических полей и получать решение связанных междисциплинарных задач в следующих видах анализа: магнитное поле переменных токов; магнитное поля постоянных токов и/или постоянных магнитов; нестационарное магнитное поле; электростатическое поле; электрическое поле постоянных токов; электрическое поле переменных токов; нестационарное электрическое поле; стационарное и нестационарное температурное поле; механические напряжения и упругие деформации [2].

В основе предлагаемых моделей магнитных полей лежат численные методы математической физики и вариационный принцип для приближённого решения уравнений Лапласа и Пуассона, приводящий к замене решения дифференциальных уравнений в частных производных минимизацией функционала энергии. Модели базируются на методах конечных элементов и конечных разностей. Приводятся численные результаты расчётов, графики и картины распределения силовых магнитных линий по сечению электрических устройств [3].

Обрабатываемое вещество, проходя через аппарат, подвергается магнитному воздействию в результате пересечения с силовыми линиями магнитного потока. Степень омагничивания зависит от параметров поля и времени нахождения в нём. Проектирование начинается с расчёта магнитных полей. Наиболее распространённым вычислительным методом является метод конечных элементов (МКЭ). Основная характеристика магнитного поля – магнитная индукция В является векторной величиной. В связи с этим расчёт осуществляется на основе векторной математической модели. Наличие оси симметрии вращения позволяет ограничиться половиной исследуемой области.

Применение МКЭ начинается с разбиения магнитной системы аппарата на конечные элементы, например, треугольники. Для сокращения количества дифференциальных уравнений наиболее мелкая конечно–элементарная сетка должна покрывать только рабочий участок аппарата электромагнитной обработки клубней картофеля. Системы уравнений составляются для всех треугольных элементов аппарата электромагнитной обработки клубней картофеля. После определения вкладов элементов находится функционал для каждой вершины треугольника, при этом объединяются частные производные, имеющие один и тот же номер узла. Объединение системы уравнений заключается в том, что для любого номера узла суммируют функционалы в вершинах треугольных элементов. Формируется система алгебраических уравнений, включающая все узлы треугольной сетки, решение которой даёт значения в вершинах треугольников. Затем определяются векторные магнитные потенциалы внутри элементов, на которые разбито сечение электромагнитного аппарата [4,5].

По расчётным данным строится функциональная зависимость для рабочего участка сечения аппарата электромагнитной обработки клубней картофеля. На основании графической зависимости и времени нахождения клубня картофеля в электромагнитном полем, можно судить о степени омагниченности и предполагаемом эффекте. Вариационный метод довольно точно описывает электромагнитные процессы в аппарате электромагнитной обработки клубней картофеля, поэтому он часто применяется при расчётах электрических устройств [6,7].

Список литературы

1. Лысаков А.А. Влияние различных физических факторов на сохранность картофеля // Вестник АПК Ставрополья. 2012. № 1. С. 14-16.

2. Никитенко Г.В., Лысаков А.А., Самарин Ф.Ф. Электромагнитное устройство для уменьшения потерь картофеля при хранении // Достижения науки и техники АПК. 2010. № 9. С. 71-72.

3. Лысаков А.А. Влияние электромагнитного поля на сохранность клубней картофеля // Сборник научных докладов ВИМ. 2012. Т. 1. С. 766-770.

4. Лысаков А.А. Новые способы хранения картофеля // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве: сб. науч. тр. Ставрополь: АГРУС. 2011. С. 168-171.

5. Лысаков А.А. Воздействие физических факторов на сохранность картофеля // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве: сб. науч. тр. Ставрополь: АГРУС. 2011. С. 172-175.

6. Пат. 98860 Российская Федерация. A01F25/00 (2006.01) Аппарат электромагнитной обработки клубней картофеля [Текст] / Г.В. Никитенко, А.А. Лысаков, Ф.Ф. Самарин. № 2010125290/21; заявл. 18.06.2010; опубл. 10.11.2010, Бюл. № 31. 2 с.

7. Пат. 113630 Российская Федерация. A01F25/00 (2006.01) Аппарат электромагнитной обработки клубней картофеля [Текст] / Г.В. Никитенко, А.А. Лысаков, И.В. Забилян. № 2011120196/13; заявл. 19.05.2011; опубл. 27.02.2012, Бюл. № 6. 1 с.