• Ешқандай Нәтиже Табылған Жоқ

3 3 cos

4. Заключение

2

2 2 2

1 ctg

, 1

i i i i

i

i i i i i i i

e W i W

n a e e n a e i

 

   (3.19)

12 2

3 2

0

1

2 ,

i i i i

i i

i i i i i i i i i

m W e W

M n

mn a a n a e e

    

      (3.20)

 

12

0 , , , , , , .

i

i i i i i i i i i

i i

W m W t a e i M

m

 

   

  (3.21)

Для описания возмущенного движения, иногда удобно следующая система оскулирующих элементов

i,

a ei,ii, i,i,i, (3.22)

2 3,

i i i

   (3.23)

1

3 2

 

2 3 1 0

0

2 i ( ) .

i i i i i i

i

t

    

     (3.24)

Соответственно, система дифференциальных уравнении оскулирующих элементов в форме уравнения Лагранжа имеет вид

2 ,

i

i i i

a W

n a

 

 (3.25)

2 2

2 2 2

1 1 1

,

1 1

i i i i i

i

i i i i i i i i

e W e e W

e n a ee n a

   

 

    (3.26)

2 2 2 2

cosec tg( 2)

,

1 1

i i i i

i i i

i i i i i

i W W W

di i

dt n a e n a e  

 

  

          (3.27)

2 2

cosec

, 1

i i

i

i i i i

i W

n a e i

  

  (3.28)

2

2 2 2

tg( 2) 1

, 1

i i

i

i i i i i

i i i

W W

i e

i n a e e

n a e

 

 

 (3.29)

2

2 2 2 2

2 tg( / 2) 1 1

,

1 1 1

i i

i i i

i

i i i i i i i i i i i

e e

W i W W

n a a n a e i e n a e

  

      (3.30)

 

12

0 , , , , , , .

i

i i i i i i i i i

i i

W m W t a e i

m  

 

   

  (3.31)

Для получения явного вида уравнений в оскулирующих элементах необходимо выразить возмущаю- щие функции через оскулирующие элементы, что представляет собой громоздкую и трудоемкую работу.

Такая работа, на сегодняшней день, как правило, выполняется методами компьютерной алгебры. В дальнейшем мы будем использовать широко известный пакет компьютерной алгебры «Mathematica» [7].

Список использованной литературы:

1. Veras D., Hadjidemetriou J.D., Tout С.А. An Exoplanet’s Response to Anisotropic Stellar Mass-Loss During Birth and Death.- Mon. Not. R. Astron. Soc. 2013. - URL: http://ads.nao.ac.jp/abs/2013MNRAS.435.2416V

2. Omarov T.B. (Editor) Non-Stationary Dynamical Problems in Astronomy. - New-York: Nova Science Publ. Inc., 2002.

– P.260. – URL: https://scholar.google.com/scholar?hl=ru&q=Omarov+T.B.&btnG

3. Минглибаев М.Дж. Динамика гравитирующих тел с переменными массами и размерами. Поступательное и поступательно-вращательное движение. LAPLAMBERT Academic Publishing, Германия, 2012, - С.229.

4. Лукьянова Л.Г. Динамическая эволюция орбит звезд в тесных двойных системах с консервативным обменом масс // Астрон.журн. – 2008. – Т.85, №8. – С.755-768. - URL: http://elibrary.ru/item.asp?id=11031742

5. Черепащук А.М. Тесные двойные звезды. Часть II.-М.: Физматлит, 2013.- С.572.

6. Сурдин В.Г. Рождение звезд. – М.:Эдиториал УРСС, 1999. - С.232

7. Prokopenya A.N. Reshenie fizicheskih zadach s ispolzovaniem sistemy Mathematica, BSTU Pubishing, Brest, 2005, - P.260.

8. http://spacetimes.ru/exoplanets

9. http://exoplanetarchive.ipac.caltech.edu 10. http://exoplanet.eu

11. Лукянов Л.Г., Ширмин Г.И. Лекции по небесной механике, 2009. Алматы.

12. Терещенко В.М. Экзопланеты: параметры и проблемы // Вестник Казахский Национальный Педагогический Университет им. Абая. Сер. Физ.-Матем. 2004. №3 (11). – С.86-98.

13. Ellis K.M., and Murray C.D., (2000) The disturbing function in Solar System Dynamics. Icarus, 147, -P.129.

14. Мюррей К., Дермотт С. Динамика Солнечной системы. Перевод с англ.под.ред. И.И. Шевченко. - М.:

Физматлит, 2010, - С.588.

15. Брауэр Д., Клеменс Дж. Методы небесной механики. Перевод с англ. под ред. Г.А. Чеботарева. – М.: Мир, 1964. - С.506.

ӘОЖ 539.3 МРНТИ30.19

А.Н. Мырзашева1, Н.К. Шаждекеева2

1тех.ғ.к., Х.Досмұхамедов атындағы Атырау мемлекеттік университетінің доценті, Атырау қ., Қазақстан

2ф.-м..ғ.к., Х.Досмұхамедов атындағы Атырау мемлекеттік университетінің доценті, Атырау қ., Қазақстан

ТҰРАҚТЫ ТЕМПЕРАТУРА ӘСЕРІНДЕГІ СТЕРЖЕНЬНІҢ ҰЗЫНДЫҒЫНЫҢ ӨЗГЕРУІНІҢ ЖЫЛУ АЛМАСУ КОЭФФИЦИЕНТІНЕ ТӘУЕЛДІЛІГІН САНДЫҚ ЗЕРТТЕУ

Аңдатпа

Мақалада инженерлік, физикалық және математикалық есептерді сандық зерттеулерде қолданылатын шекті элементтер әдісі көмегімен жылу алмасу, жылу изоляция, осьтік күш және тұрақты температура әсерінде тұрған стерженьнің өн бойындағы жылу механикалық жағдайлар қарастырылады. Дискретті элементтерге бөлінген стерженьнің әрбір элементі үш түйінді квадраттық шекті элемент ретінде алынып, әрбір элемент үшін толық жылу энергиясын сипаттайтын функционалдық өрнек жазылады. Функционалдық өрнекTi температураның түйіндік мән- дері бойынша минималданып, қойылып отырған есептің математикалық моделі құрылады. Алынған модель бойын- ша үш түйінді квдраттық шекті элементтің форма (пішін) функциялары көмегімен стержень бойындағы температура мен стержень материалының жылу алмасу коэффициентінің таралу заңдары анықталады. Алынған нәтижелер мен берілген шекаралық шарттар есепке алына отырып, стержень ұзындығының ұзару шамасының h0 - жылу алмасу коэффициентіне тәуелділігісандық тұрғыдан зерттеледі. Стержень материалы ретінде жылу ұлғаю коэффициенті стерженьдік элементтің ұзындығы бойынша таралатын температура өрісіне тәуелді болатын АНВ-300 құймасы алынады.

Түйін сөздер: АНВ-300, шекті элементтер әдісі,температура, жылу изоляциясы, жылу алмасу, осьтік күші, дискретті модель, толық жылу энергиясын сипаттайтын функционал,математикалық модель.

Аннотация

А.Н. Мырзашева1, Н.К. Шаждекеева2

1к.тех.н., доцент Атырауского государственного университета им. Х.Досмухамедова, г. Атырау, Казахстан

1к.ф.-м..н., доцент Атырауского государственного университета им. Х.Досмухамедова, г. Атырау, Казахстан ЧИСЛЕННОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАВИСИМОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ ДЛИНЫ СТЕРЖНЯ

ОТ КОЭФФИЦИЕНТА ТЕПЛООБМЕНА

В статье с помощью метода конечных элементов, который применяется при численном исследовании инженер- ных, физических и математических задач, рассматриваются термомеханические состояния по длине стержня при наличии теплоизоляции, теплообмена, осевой силы и постоянной температуры. Каждый дискретный элемент рассматривается как квадратичный конечный элемент с тремя узлами и для каждого элемента составляются выражения функционала, характеризующую полную тепловую энергию. Минимизируя выражение функционала, по узловым значениям температурыTi построится математическая модель поставленной задачи. Применяя математи- ческую модель с помощью функции формы квадратичного конечного элемента, определяются законы распределе- ния температуры и коэффициента теплового расширения материала стержня по его длине. По полученным результатам с учетом соответствующих граничных условий численно исследуется зависимость величины удлинения стержня от h0 - коэффициента теплового расширения материала стержня. Стержень изготавливается из сплава АНВ-300, коэффициент теплового расширения этого сплава строго зависит от поля распределения температуры по длине рассматриваемого стержня.

Ключевые слова: метод конечных элементов, температура, теплоизоляция, теплообмен, осевая сила, дискретная модель, функционал, характеризующий полную тепло энергию, математическая модель.

Abstract

Myrzasheva A.N.1, Shazhdenova N.K.1

1Cand. Sci. (Engineering), Associate Profssor, Kh.Dosmukhamedov Atyrau State University, Atyrau, Kazakhstan

2Cand. Sci. (Phys.-Math), Associate Profssor, Kh.Dosmukhamedov Atyrau State University, Atyrau, Kazakhstan NUMERICAL STUDYOF DEPENDING ON THE LENGTH OF THE ROD CHANGES

OF THE HEAT TRANSFER COEFFICIENT

The article assisted by the finite element method, which is used in numerical studies of engineering, physical and mathematical problems, considers thermomechanical state along the length of the rod in the presence of thermal insulation, heat transfer, axial force and constant temperature. Each discrete element is treated as quadratic finite element with three nodes and for each element is set up a functional expression that characterizes the complete thermal energy. Minimizing the functional expression, on nodal values of the Ti temperature will be built a mathematical model of the problem. Applying a mathematical model using the shape function of quadratic finite element, determined the temperature distribution laws and the coefficient of thermal expansion of the rod material along its length. According to the obtained results considering the relevant boundary conditions, numerically investigate the dependence of the rod elongation from h0 - the coefficient of thermal expansion of the material of the rod. The rod is made from alloy АНВ-300; the coefficient of thermal expansion of this alloy strongly depends on the field of temperature distribution along the length of the considered rod.

Keywords: Finite element method; continuous quantity; discrete model; functional, characterized by a complete thermal energy; shape function, field of temperature distribution, coefficient of thermal expansion, mathematical model.

Әртүрлі мақсаттарда қолданылатын күрделі технологиялық құрылғылардың, жану двигательдерінің, ракеталардың негізгі стерженьдік элементтері жоғары температура өрісінде жұмыс істейді. Сол себепті стерженьдік элементтер көбіне жоғары шамадағы қызу өрісіне төзімді, балқымайтын құймалардан дайындалады. Бұл құймалардың мысалы ретінде ЭИ-698А, ЭИ-257Н, ЭИ-467, ЭИ-300, ЭИ-698Н, ЭИ-750, ЭИ-347, ВЛ7-45, АНВ-300, ВЖ36-Л2Н т.б. түрлерін атауға болады.Көпшілік жағдайда күрделі техноло- гиялық құрылғылардың дұрыс және ұзақ мерзім жұмыс жасауы үшін олардың негізгі стерженьдік элементтерінің материалы ретінде осы құймалардың ішінен АНВ-300 құймасы алынады. Құйма құрамының негізгі бөлігін никель құрайды, одан соң хром, вольфрам, алюминийден және аз мөлшердегі титан қоспасынан тұрады. 1120ºС температурадан жоғарыда кемеліне келіп, ауада 10 сағаттан соң салқындайды. Сонымен қатар, бұл қоспа жоғары температура кезіндегі кернеу әсерінен болатын пластикалық деформацияға шыдай алатындай қасиетімен және материалының жылу ұлғаю коэффициен- тінің берілген ұзындықтағы стерженьдік элементтің ұзындығы бойынша таралатын температура өрісіне тәуелді болатындығымен ерекшеленеді. Ендеше, жоғары температура өрісінде жұмыс істейтін стержень- дік элементтің жылу механикалық жағдайын зерттеу маңызды ғылыми жұмыстардың бірі болып табылады.

АНВ-300 құймасынан жасалған вертикальстержень берілсін. Стержень ұзындығы L,

 

см , жоғарғы

жағы мықты бекітілген. Стерженьнің көлденең қимасының ауданы тұрақты S,(см2), төменгі жағына осьтік P,(кГ) күші түсірілген Р осьтік күш сығатын да, созатын да күш бола алады. Стержень материалының жылу өткізгіштік коэффициенті Kxx

Вт

см С

 

, , жылу ұлғаю коэффициенті

C

T), 1/

( болсын. Стерженьнің

xаxxb

аралығына T(x)const800(C) температура берілген, ал басқа

0xxa

және

xbxL

аралықтарының бүйір беттері жылу изоляцияланған (1 сурет). Стерженьнің жоғарғы және төменгі шеттерінің көлденең қимасының аудандары арқылы осы аудандарды қоршаған ортамен жылу алмасу процесі жүреді. Стерженьніңжоғарғы шетінің көлденең қимасының ауданы үшін жылу алмасу коэффициенті мен қоршаған орта температурасын сәйкесінше h0 және Toc0 деп белгілейміз. Аналогиялық түрде төменгі шетінің көлденең қимасы үшін hL және TосL болсын. Суретте келтірілгендей температура, жылу изоляциясы, жылу алмасу және осьтік күші берілген жағдайдағы АНВ-300 құймасынан жасалған стерженьнің бойындағы температура таралу өрісін анықтап, Р созылу күші мен жылудың әсерінен стерженьнің ұзаруын h0-жылу алмасу коэффициентінің әртүрлі мәндеріне

h07,5;10;15;30

Вт/

см2С

  

сәйкес табу керек.

Есептеу жүргізуге қажетті шамалардың мәндерін мынадай ретте тағайындап алайық.

Ұзындығы L30() стержень берілсін. Стерженнің көлденең қимасы радиусы r1() болатын дөңгелек; стержень материалының жылу өткізгіштік коэффициенті Kxx 100

Вт

смС

 

; осьтік созылу күшінің шамасы P1000(кГ); xa(L/3)10(); xb

2L/3

20(см); стерженьнің берілген xaxxb аралығындағы температура шамасы T(x)const800(C);

 

Вт см С

hL 10 2 ; жоғарыдағы бекітілген шеті мен төменгі шетінің көлденең қимасының аудандарын қоршаған орта температуралары Toc0TocL40(C) (1 сурет) болсын.

Cурет 1. Қарастырылып отырған есептің үлгісі

Бұл үшін алдымен қарастырылып отырған стерженьді бірдей ұзындықтағы п элементке бөлеміз. Әрбір элементті үш түйінді квадраттық шекті элемент ретінде қарастырамыз, сонда барлық түйіндер саны

1 2 

n

ТС болады. Бұдан әрі әрбір элемент үшін берілген шекаралық шарттарды ескере отырып, толық жылу энергиясын сипаттайтын функционалдық өрнегін жазамыз.

Мысалы, бірінші элемент үшін сәйкесті функционалдық өрнегі:

ocL L T h ,

0 0,Toc h

P x

) ( 800 )

(x const С

T   

xa

x

xb

x

) 0 1 (

2 0 0

2

1 ( )

2

2 S oc

V

xx h T T dS

x dV T

J K , (1)

болады, мұндағы V(1)- бірінші элементтің көлемі; S0-стерженьнің бекітілген жоғарғы жағының көлденең қимасының ауданы.

Стерженьнің қалған (xxa) және ((xa)xL) аралықтарындағы элементтер үшін сәйкесті функционалдық өрнегі мына түрде болады:

) 1 (

2 V 2

xx

i dV

x T

J K , (2)

мұндағы 

 

 

 

xa

i 2 және 1( 1)

 

 

x n

i b

; n - стерженьдегі дискретті квадраттық элементтердің саны;

n

L

 - әрбір квадраттық элементтің ұзындығы; V(i)- i-ші квадраттық элементтің көлемі.

Ең соңғы n-ші квадраттық элементке сәйкес келетін функционалдық өрнегі мынадай болады

) (

2 2

) 2 (

2

n

V SL

ocL L

xx

n h T T dS

x dV T

J K , (3)

мұндағы V(n)-ең соңғы(n-ші) квадраттық элементтің көлемі.

Стерженьнің (xaxxb) аралығына температура таралу өрісі берілгендіктен, бұл бөлігі үшін сәйкес функционалдық өрнекті жазудың қажеті жоқ.

Функционалдар қосындысын

 

100

1

300

201

i i

i

i J

J

J әзірге белгісіз Ti температураның түйіндік мәндері бойынша минималдап, сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесін аламыз. Бұл алынған жүйе қарастыры- лып отырған есептің математикалық моделі болып табылады:

;

0

Ti

J i1201 и i401601. (4)

Алынған теңдеулер жүйесін шешкенде температураның түйіндік мәндері табылады, температураның бұл мәндерін пайдаланып, стержень бойындағы температура таралу өрісінің мынадай формуласы бойынша стержень бойындағы температураның таралу заңы анықталады:

  x

i

x T

i j

x T

j k

x T

k

T   ( )    ( )    ( ) 

,0x, (5) мұндағы,

2 ; ) 3

( 2

2 2

x x

i x

 

4( );

)

( 2

2

x x

j x

 

( ) 2 2 2

x x x

k

 

, 0x. (6) Бұл функциялар үш түйінді квдраттық шекті элементтің форма (пішін) функциялары деп аталады [1].

[2] әдебиетте қызуға төзімді, қиын балқитын құймалар үшін жылу ұлғаю коэффициентінің температураға тәуелділігін анықтау мақсатындағы нақты эксперименттің (тәжірибенің) нәтижелері графиктер түрінде келтірілген. Жоғарыда бұл тәуелділік нәтижелерінің, соның ішінде АНВ-300 құймасы үшін де, кесте түрінде жазылуы келтірілген (кесте 1).

Кесте 1. АНВ-300 құймасы үшін h0 коэффициенті мен температура арасындағы тәуелділік )

,( C

T 20 100 200 300 400 500 600 700 800

C

 106 1/

10,1 11,9 13,2 14,7 17 18,3 20,3 22 23,2

[3] әдебиеттегі нақты тәжірибе нәтижесінде 

T

 

x

температура таралу аралықтарында

20(C);100(C)

T ; T

100(C);200(C)

; T

200(C);300(C)

; T

300(C);400(C)

;

400(C);500(C)

T ; T

500(C);600(C)

; T

600(C);700(C)

; T

700(C);800(C)

сызықтық тәуелділікпен өзгеретіндігі көрініп тұр. Сондықтан бұл тәуелділікті математикалық түрде былай жазуға болады [1, 2, 3]:

 

 

 

 

 

 

 

 











; )

( 800 700

, / 1 10 6 , 13 10

012 , 0 ) 8

; )

( 700 600

, / 1 10 1 , 10 10

017 , 0 ) 7

; )

( 600 500

, / 1 10 3 , 8 10

02 , 0 ) 6

; )

( 500 400

, / 1 10 8 , 11 10

013 , 0 ) 5

; )

( 400 300

, / 1 10 8 , 7 10

023 , 0 ) 4

; )

( 300 200

, / 1 10 2 , 10 10

015 , 0 ) 3

; )

( 200 100

, / 1 10 6 , 10 10

013 , 0 ) 2

; )

( 100 20

, / 1 10 65 , 9 10

0225 , 0 ) 1

6 6

6 6

6 6

6 6

6 6

6 6

6 6

6 6

болганда C

T C

T

болганда C

T C

T

болганда C

T C

T

болганда C

T C

T

болганда C

T C

T

болганда C

T C

T

болганда C

T C

T

болганда C

T C

T

(7)

1 кестені және (7) жүйені, сонымен қатар табылған температураның түйіндік мәндерін пайдалана отырып, жылу ұлғаю коэффициентінің сәйкес түйіндік мәндері, ол мәндер арқылы (5) формулаға аналогиялық түрде анықталатын (8) формула бойынша осы коэффициенттің таралу заңы анықталады:

 

T x  

i

  x

i

j

  x

j

k

  x

k

      

, x

xixxk

. (8)

Алдымен h0 7,5

Вт/

см2С

 

болатын жағдай қарастырылсын, h0-дің бұл мәніндегі температу- раның түйіндік мәндері 2 кестеде, ал 3 кестеде жылу ұлғаю коэффициентінің сәйкес мәндерікелтірілген.

2-кестесінің соңында стерженьнің жылу ұлғаю коэффициентінің температура таралу өрісіне тәуелділігі есепке алынған жағдайдағы ұзаруының есептелген мәні, сонымен қатар, стерженьнің төменгі бос шетіне қойылған P1000(кГ) шамасындағы осьтік созылу күшінің әсерінен ұзару мәні, жалпы ұзару мәні келтірілген. Осы кестеден стерженьнің төменгі шетіндегі температура мәні T601420(C), ал осы кезде жоғарғы шетінде T1474,28(C) болатындығы белгілі. Температура мәндеріндегі бұл айырмашылық стерженьнің төменгі бөлігінің көлденең қимасы арқылысыртқы ортамен жылу алмасу коэффициентінің hL 10

Вт/

см2С

 

, ал жоғарғы бөлігінде бұл коэффициент мәні

 

Вт см С

h0 7,5 / 2 болатындығымен түсіндіруге болады. Осыған байланысты, стерженьнің төменгі шетіндегі жылудың жоғалуы оның жоғарғы шетінің көлденең қимасында болатын аналогиялық жағдай- мен салыстырғанда көп болады. Егер TL 420(C) температура мәні 100% деп алынса, онда жылу алмасу коэффициентінің 25% -ға азаюы әсерінен температура мәнінің 13%-ға дейін көбеюі байқалады.

Сондықтан, T1474,28(C) мәні TL-дан 13% -ға үлкен.

Кесте 2. T(x)800

 

C ;h0 7,5

Вт/

см2С

 

болғанда температураның түйіндік мәндері Түй.

нүкт. T(C) Түй.

нүкт. T(C) Түй.

нүкт. T(C) Түй.

нүкт. T(C) Түй.

нүкт. T(C) Түй.

нүкт. T(C) 1 474,2857143 101 637,1428571 201 800,0 301 800,0 401 800,0 501 610,0 2 475,9142857 102 638,7714286 202 800,0 302 800,0 402 798,1 502 608,1

… … … …

99 633,8857143 199 796,7428571 299 800,0 399 800,0 499 613,8 599 423,8 100 635,5142857 200 798,3714286 300 800,0 400 800,0 500 611,9 600 421,9 601 420,0

Стерженьнің температураның әсерінен ұзаруы T 0,4455939161

 

см . Стерженьнің күштің әсерінен ұзаруы P 0,0047746483

 

см .

Жалпы ұзаруы0,4503685644

 

см .

Кесте 3. T(x)800

 

C , h0 7,5

Вт/

см2С

 

болғанда h0коэффициентінің мәндері Түй.

нүкт.  [1/C] нүкт.Түй.  [1/C] нүкт.Түй.  [1/C] нүкт.Түй.  [1/C] нүкт.Түй.  [1/C] нүкт.Түй. [1/C] 1 0,00001796 101 0,00002093 201 0,00002320 301 0,00002320 401 0,00002320 501 0,00002047 2 0,00001798 102 0,00002096 202 0,00002320 302 0,00002320 402 0,00002318 502 0,00002044

… … … …

99 0,00002087 199 0,00002316 299 0,00002320 399 0,00002320 499 0,00002053 599 0,00001731 100 0,00001815 200 0,00002318 300 0,00002320 400 0,00002320 500 0,00002050 600 0,00001728 601 0,00001726 Сонымен қатар, 2-кесте соңында жылу ұлғаю коэффициентінің температураға тәуелділігі ескерілгенде стерженьнің жылу әсерінен ұзаруы T 0,4455939161(см) болады. Гук заңы бойынша, берілген стерженьді осындай шамаға ұзарту үшін оны P93277(кГ) күшпен созу керек болар еді. Бұл нәтижеден жылу көздерінің қаншалықтыәсерлі екендігін байқауға болады. Сонымен қатар, осы кестеденP1000(кГ) осьтік созылу күші әсерінен стерженьнің ұзаруының 0,00477(см)

EF PL

P 



ғана болатындығы көрініп тұр.

Қарастырылып отырған жағдай үшін T мен P ұзару шамаларын салыстыра отырып, T шамасының P мәнінен 93,3

 

P

N T

 есе артық болатынын анықтауға болады. Мұнда егер

C

const  

 10,1 106 1/

 деп алынса, онда стерженьнің жылу ұлғаю әсерінен ұзаруы )

( 20676 ,

0 см

T

 болар еді, яғни жылу ұлғаю коэффициентінің температураға тәуелділігі ескерілген жағдайдағы ұзару шамасынан 2,2 есе аз.

Осылайша жылуұлғаю коэффициентінің h0 10;15;30

Вт/

см2С

 

мәндеріне сәйкес есептеу- лерді жалғастыра отырып, нәтижесінде h0-дің әртүрлі мәндеріне сәйкес стержень ұзаруының төмендегі- дей 4-салыстырмалы кестесін құрастыруға болады.

Кесте 4. h0

Вт/(см2С)

мен арасындағы байланыстың салыстырмалы кестесі h0 T(x0)

) (C

) (x L T

) (C

)) ( (T x

 

болғандағы (см)

T

const

болғандағы (см)

T

T

T

 (есе)

(см)

P

P

N T

  (есе)

Эквивалентті

«созушы»

күш шамасы (кГ) 7,5 474,2857 420 0,4455939161 0,2067614286 2,155 0,0047746483 93,289 93289

10 420 420 0,4377153895 0,20402 2,145 0,0047746483 91,675 91675 15 344 420 0,4272658221 0,200182 2,134 0,0047746483 89,486 89486 30 230 420 0,4125473247 0,194425 2,122 0,0047746483 86,4 86400

Бұл кестеден жылу алмасу коэффициентінің мәні артқанда қарастырылып отырған стерженьнің температура әсерінен ұзару шамасы кемитіндігі көрінеді. Бірақ қарастырылған барлық төрт жағдайда да жылу ұлғаю коэффициенті мен температура арасындағы табиғи тәуелділік ескерілген жағдайдағы стержень ұзаруының шамасы бұл тәуелділік есепке алынбаған кездегі ұзарудан 2, 1 есе артық болады.

Кестеден стерженьнің жоғарғы бекітілген бөлігіндегі температура мәні осы бөліктегі стерженьнің көлденең қимасы ауданы мен оны қоршаған орта арасындағы жылу алмасу коэффициентінің мәніне тікелей байланысты екендігі анықбайқалады.

h0 жылу алмасу коэффициенті мәнінің артуына байланысты стерженьнің осы шетіндегі температура мәнінің төмендегені байқалады. Егер h0-дің мәні 2 есе, яғни 7,5-тен 15

Вт/

см2С

 

-ке дейін артты- рылса, онда стерженьнің бұл шетіндегі температура 1,38 есе төмендейді (азаяды). Ал, h0-дің мәні 4 есе, яғни 57, -тен30

Вт/

см2С

 

-ға дейін көбейсе, онда стерженьнің жылу алмасу жүріп жатқан жоғарғы бөлігінде температура мәні 2,062 есе төмендейді.

Бұл процесс жылу алмасу коэффициенті h-тың үлкен мәндерінде стерженьнен оның жылу алмасу процесі жүріп жатқан шетінің көлденең қимасы ауданын қоршаған ортаға жылу мөлшері көп бөлінетін- дігіне байланысты деп тұжырымдауға болады. Осы кезде стерженьнің жылу ұлғаю әсерінен ұзару шамасы 1,08 есе азаяды [4, 5].

Жүргізілген зерттеулер мен келтірілген есептеулер жылу көздері әсерінен жұмыс істейтін құрылғы- лардың қызуға төзімді құймалардан жасалған элементтерінің ұзару мәнін есептеу барысында құйма материалының жылу ұлғаю коэффициенті мен температураның таралу өрісі арасындағы табиғи тәуелділігі міндетті түрде ескерілуі қажет екендігін көрсетеді.

Пайдаланылған әдебиеттер тізімі:

1. Химушин Ф.Ф. Жаропрочные стали и сплавы. 2-ое переработанное и дополненное издания. - М.: Металлургия, 1969. – 749с.

2. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. – М.: Мир, 1975. – 541с.

3. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов. – М.: Мир, 1979. -392с.

4. Кудайкулов А.К. Математическое (конечно-элементное) моделирование прикладных задач распространения тепла в одномерных конструктивных элементах. – Туркестан.: Байтерек, 2009. – 168 с.

5. Мырзашева А.Н., Шаждекеева Н.К. «Численное исследование зависимости удлинения стержня от темпера- туры окружающей среды Toc0, при наличии температуры,меняющейся линейным законом» - Science and world.

International scientific journal, №8 (24), 2015, Vol. I Impact factor of the journal « Science and world» - 0,325 (Global Impact Factor 2013, Australia)(Global Impact Factor 2013, Австралия).

ӘОЖ 378:53 МРНТИ 14.35.07

Ө. Парманбеков1, Н.С. Алимбекова2

1ф-м.ғ.к., Қазақ мемлекеттік қыздар педагогикалық университетінің доценті, Алматы қ., Қазақстан

2Қазақ мемлекеттік қыздар педагогикалық университеті, «Физика» мамандығының магистранты, Алматы қ., Қазақстан

ТЕХНИКАЛЫҚ ЖОО НАНОТЕХНОЛОГИЯ ПӘНІНЕ ҚАТЫСТЫ БӘСЕКЕГЕ ҚАБІЛЕТТІ МАМАНДАР ДАЯРЛАУ

Аңдатпа

Бұл жұмыста бәсекеге қабілетті мамандарды даярлау үшін нанотехнологияның ғылыми-әдістемелік жүйесін түбегейлі зерттеп, әдістерін үйрену. Сонымен бірге, нанотехнологияның қазіргі заман техникасы мен технологиясын жоғары деңгейде қолдана білу болып табылады. Жоғарғы білім беру саласындағы өзекті мәселе бәсекеге қабілетті мамандар даярлаудағы нанотехнологияның маңызын айқындау. Жоғарғы оқу орындарында нанотехнологияның теориялық және практикалық нәтижелерін студенттер, магистранттар және ғылыми қызметкерлер өздерінің ғылыми зерттеу жұмыстарында пайдалана білу жолдарын айқындау. Мамандарды даярлау кезіндегі негізгі жолдар: мемле- кеттік қаржыландыру, пәнаралық ынтымақтастықты ынталандыру, мамандар дамытуды ынталандыру, орталықтар құру, нанотехнология инвестициялық дамыту, ғалымдар мен өнеркәсіпшілер арасындағы ынтымақтастықты ұйым- дастыру, қазіргі заманғы талаптар деңгейінде зерттеулер жүргізу, синхронды сәулелендіру, нейтрон және талдау жабдықтар үшін электрондардың арқалықтардың жоғары тиімді көздерін дамытуды қолдау үшін қажетті.

Кілт сөздер: нанотехнология пәні, бәсекеге қабілетті маман, мемлекеттің болашағы, наноғылым, техникалық білім, нономатериалдар, наноқұрылғылар.

Аннотация

У. Парманбеков1, Н.С. Алимбекова2

1 к.ф-м.н., доцент,Казахского государственного женского педагогического университета, г. Алматы, Казахстан

2магистрант специальности «Физика» Казахского государственного женского педагогического университета, г. Алматы, Казахстан

ПОДГОТОВКА КОНКУРЕНТОСПОСОБНЫХ СПЕЦИАЛИСТОВ В ОБЛАСТИ НАНОТЕХНОЛОГИИ В ТЕХНИЧЕСКИХ ВУЗАХ

В данной работе рассматривается научно-исследовательские системы нанотехнологии и изучение методов для обучения конкурентоспособного специалиста. А также, возможность использования современной нанотехнологии и высокоуровневой техники. Ключевым вопросом в области высшего образования является определение важности нанотехнологии в подготовки конкурентоспособных специалистов. Студенты, магистранты, научные работники могут использовать в своих научных исследованиях теоретические и практические результаты нанотехнологии.

Основные пути решения подготовки специалистов: государственное финансирование, поощрение междисциплинар- ного сотрудничества, эксперты в области развития, создание нанотехнологических центров, чтобы стимулировать развитие инвестиционного сотрудничества между учеными и промышленниками для проведения исследований на уровне современных требований, синхронного излучения, нейтронных пучков электронов и аналитического обору- дования для высокопроизводительных необходимых для поддержки развития источников.

Ключевые слова: Предмет нанотехнологии, развитие конкурентоспособного специалиста, будущее страны, нано-наука, техническое образование, наноматериалы, наноструктуры.

Abstract

Parmanbekov U.1, Alimbekova N.S.2

1Cand. Sci. (Phys.-Math), Аssociate Рrofessor of Kazakh State Teacher Training University, Almaty, Kazakhstan

2Student of Master Programme in Physics, Kazakh state teacher training university, Almaty, Kazakhstan PREPARATION OF COMPETITIVE SPECIALISTS IN THE FIELD

OF NANOTECHNOLOGY IN TECHNICAL UNIVERSITIES

In this paper, the research systems of nanotechnology and the study of methods for the training of a competitive specialist are considered. And also, the possibility of using modern nanotechnology and high levels of technology. The key issue in higher education is to determine the importance of nanotechnology in the preparation of competitive professionals. Students, undergraduates, scientists can use the theoretical and practical results of nanotechnology in their scientific research. The main ways of solving the training of specialists: public funding, encouraging interdisciplinary cooperation, development experts, the creation of nanotechnology centers to stimulate the development of investment cooperation between scientists and industrialists for research at the level of modern requirements, synchronous radiation, neutron beams of electrons and analytical equipment for high-performance necessary to support the development of sources.

Keywords: the subject of nanotechnology, the development of a competitive specialist, the country's future, nano-science, technical education, nanomaterials, nanostructures.

Заманауи әлемде қоғамның әл-ауқатының факторы, оның әлемдік нарықтағы бәсекеге қабілеттілігі ретінде білім берудің құндылықтары өсіп келеді, ол барлық деңгейлердегі техникалық білім берудің дамуына бағытталған барабар шаралар қабылдауды талап етеді. ЮНЕСКО ұсынысына сәйкес техника- лық білім беру адамды жаңа технологиялар және еңбек нарығы талаптарының негізінде әсерлі және кәсіптік қызметке дайындауға, ойлау қабілеттерін, техникалық және кәсіптік дағдыларын дамыта отырып өмір бойы оқытуға бейімделген [3].

Қазақстан Республикасының Президенті Н.Ә. Назарбаев өзінің «Қазақстан – 2050 Стратегиясында»:

«Адамзат Үшінші индустриялық революция табалдырығында тұр, ол өндіріс ұғымының өзін өзгертеді.

Технологиялық жаңалықтар әлемдік нарықтың құрылымы мен қажеттіліктерін түбегейлі өзгертеді. Біз бұрынғыға қарағанда мүлде өзгеше технологиялық болмыста өмір сүріп жатырмыз. Цифрлық және нанотехнология, регенеративтік медицина және басқа да көптеген ғылыми жетістіктер қоршаған ортаны ғана емес, адамның өзін трансформациялап, күнделікті ақиқатқа айналады» - деп атап көрсеткен [1].

Соңғы онжылдық көлемінде еліміздегі жоғары білім беретін оқу орындары ХХІ ғасыр талаптарын орындап, мүмкіндіктерін пайдалана алатын маман даярлау үстінде аянбай еңбек етуде. Бүгінгі күннің өзекті мәселесі де, әртүрлі бағыттағы көптеген келелі мәселелер сияқты, болашақ маманның білімділігі мен шығармашылық қабілеттілігін қалыптастыру және сол арқылы бәсекеге қабілеттілігін қамтамасыз ету болып болып отыр.

Қазіргі уақыт талабы мұғалімнен әр түрлі әдісті, ізденісті, жаңа идеяларды жан-жақты қолданып, жаңаша оқытудың тиімді жолдарын тауып, оны күнделікті іс-әрекетінде жүйелі түрде қалыптастыруды қажет етеді.

«Қазақстан – 2050 Стратегиясында» «Жоғары оқу орындары білім беру қызметімен шектеліп қалмауы

тиіс. Олар қолданбалы және ғылыми-зерттеушілік бөлімшелерін құруы және дамытуы қажет» - деп көрсетілгендей, техникалық университетінде зерттеу, білім беру және инновациялық қызметті интегра- циялаудың жоғары дәрежесі: оқытушылардың білім беру ісі мен зерттеу жұмыстарын қатар алып жүрумен, студенттер, магистранттар мен докторанттарды зерттеу жұмыстарына тартумен, зерттеу нәтижелері мен әзірлемелерді оқу үрдісіне қосумен, білім беру бағдарламаларын шынайы өндіріспен интеграциялаумен, өндіріс мамандарын сабақ беруге тартумен, аутсорсинг бағдарламасы арқылы сыртқы кадрлар ресурсын тартумен, шетелдік үздік мамандарды ашық нарыққа тарту және оларды бізге жұмыс істеуге шақырумен, институт, факультет және кафедра жанынан ғылыми орталықтар, зертханалар құру сияқты арнайы зерттеу құрылымдарын ашумен; зерттеу консорциумдарын, ғылыми-технологиялық кластерді және т.б. құрумен сипатталады.

Бәсекеге қабілетті маман эксперименттік зерттеудің жаңа әдістері мен құралдарын, инфрақұрылымды дамыту жолдары:

 жаңа өлшеу технологиясы нанотехнологиялардың дамуы ғылыми-зерттеу топтарының (жаңа идеялар) өнеркәсіптік ұйымдар (коммерциялық жүзеге асыру) арасындағы тығыз ынтымақтастықта жүзеге асырылуға тиіс. Мемлекеттік қаржыландыру бұл стратегия осы қауымдастықтар арасындағы пәнаралық ынтымақтастықты ынталандыру керек;

 қымбат зерттеу жабдықтардың кейбір түрлерін арнайы, синхротрондық сәуле, әсіресе қуатты көздері үшін, жоғары энергия электрон шұғылалы (электронды микроскопия литографии ажыратым- дылығы жоғары) жылу нейтронды наноқұрылымды материалдар зерттеу аз мөлшерін қажет етеді. Ол уақытша жұмысқа орналастыру үшін мамандар дамытуды ынталандыру керек.

 қазіргі заманғы сканерлеу зондтар шағын топтарда зерттеулер жүргізу оңай жеткілікті арзан, бірақ білікті өлшеу үшін осындай зондтарын пайдалану арқылы күрделі жабдықтарды жоғары маманданды- рылған білімді талап етеді. Сондықтан ол үшінші тарапқа кіре алады, мысалы, жабдықты жұмыс істейтін болады, ол орталықтармен құру қажет

 жабдықтарды туралы ақпарат алу үшін қажеттілігі, үлгі дайындау әдістері, калибрлеу процедура- лары, стандарттар және суретті талдау алгоритмдер бар. Интернет арқылы ақпарат тиісті алмасуды ұйымдастыру барлық әлеуетті пайдаланушылардың білімдерін қамтамасыз ете алады.

 төмен бағаланатын ғылыми жабдықтарды дамыту. Кешенді құрылғылар дамыту үшін, осындай іс- шаралар қызығушылығын оятатын тиісті білім базасын құруға және студенттердің оқыту жақсарту қажет.

Ол, сиқыршылар нанотехнология дамытуға талантты студенттерді тарту стипендия бірқатар құру пайдалы болар еді

 бұл салада зерттеулер барысы ықпал ететін болады, ол сенімді, дәл, пайдалануға ыңғайлы, арзан жасауға аспаптары пайдаланылады, нанотехнология инвестициялық дамуын арттыру қажет

 нано құралдары жабдықтарды өндіру коммерцияландыруды дамыту үшін ғалымдар мен өнеркәсіп- шілер арасындағы ынтымақтастықты ұйымдастыру қажет

 қазіргі заманғы талаптар деңгейінде зерттеулер жүргізу, синхронды сәулелендіру, нейтрон және талдау жабдықтар үшін электрондардың арқалықтардың жоғары тиімді көздерін дамытуды қолдау үшін қажетті [2].

Наноғылым және нанотехнологияны дамыту үшін нанокөлемді өлшеу үшін жоғары сапалы тест және өлшеу құралдарын талап етеді. Қазіргі даму, негізгі басым – наноғылым өнеркәсібі, медицина, азық-түлік өнімдерін өндіру, қоршаған ортаны қорғау, ұлттық қауіпсіздік жетістіктерін көмек енгізу-ақ оларға байланысты наноқұрылымды материалдар кеңінен қолданылатын зерттеулер, жаңа құбылыстар, сенімді, әрі арзан құрылғылардың дамуы қажет.

Егер осы құрылымдар мен қажеттіліктерді дамытса, онда ЖОО-да:

 университет инженерлік білім бойынша ұлттық және халықаралық білім көшбасшысы болады;

 технология және қолданбалы ғылымдар бойынша даярлау бейіні кеңейтіледі; талап етілетін және келешек бағыттарын бір уақытта күшейтіп, ескірген және сұранымсыз ғылыми және білім беру пәндерін жою жүзеге асырылады;

 нәтижеге бағытталған даярлау жүйесі қалыптасады және бейін бойынша жаңа білім стандартына негізделді;

 практикалық дағдыға үйрету және практикалық біліктілікті алу бойынша бағдарламаны енгізумен, оқу жоспарларының бағытталуы мен акценттері өзгертіледі;

 мамандықтар жаңа ұрпақ оқулықтарымен, заманауи ғылыми және оқу-зертхана жабдықтарымен, ақпараттық және есептеу ресурстарымен жабдықталады;