Годишник

65-годишна кратка история на Хидротехническия факултет

Експерименталната хидравлика – необходимост за правилното оразмеряване и безрисково действие на съоръженията при експлоатация на големите язовири

Статията е с научнопопулярен характер. Представени са кратки исторически данни за развитието на експерименталната хидравлика от Архимед (250 г. пр. Христа) през Ренесанса с представител Леонардо да Винчи, до наши дни. Дадени са накратко основните закони за хидравличното моделиране, критериите на подобието, принципи и зависимости от теорията за хидравлично моделиране на открити течения с преобладаващото действие на гравитационните сили, т.е. моделиране по Froude. Описани са по-големите язовири в България, за които са изпълнени в ЦНИЛХИ хидравлични модели на съоръженията за отвеждане на високите води, като е споменато и изпълнението на първия хидравличен модел в България на яз. “Росица” през 1953 г.

Хидроложко моделиране с цел определяне на максималния отток при усложнени хидро-метеорологични условия

Формирането на отток при валежи над големи водосбори е сложен процес, зависещ от множество фактори. От една страна, параметрите на водосбора надморска височина, наклони на терена, растителност, почвена покривка – варират в големи граници, а от друга, валежите са събития със стохастичен характер, заради което параметрите им трудно могат да бъдат предсказани с достатъчна точност.

Регионален честотен анализ на максималния отток в реките на югоизточна част на България

Максималният отток е екстремно състояние на речните течения, което е резултат от протичащите процеси във водосборните басейни при проявата на съответни валежни обстановки. Поради естеството на формиране и развитие на максималния отток се прилагат вероятностни подходи, които позволяват оценка на ефектите на явленията и вземане на решения. Един от тези подходи е регионалният честотен анализ, който в последните години се прилага интензивно в много страни по света. Предимството му се състои в това, че в повечето случаи решава проблема с оценката на честотата на редки явления при липсата на достатъчно дълга редица и позволява получаването на надеждни резултати, необходими при изграждането на хидротехнически съоръжения. Изследванията върху максималния речен отток и разработването на методи за оценки на вероятностите за възникването му имат голямото икономическо и екологично значение, особено за райони с оскъдна хидроложка информация, какъвто е районът на югоизточна България. Целта на настоящото изследване е на базата на многогодишни данни за поречията от Южното Черноморие да се разработи модел за регионален честотен анализ на максималния отток по метода на L-моментите. С помощта на статистическите критерии за несъответствие и хетерогенност е установено, че поречията на Южното Черноморие формират възможно хомогенен район. Като подходящо за описване на максималните водни количества в изследвания район е определено обобщеното логистично разпределение.

Стратегия относно водите в Мексико и Мексикански институт по технология на водите

Мексико среща сериозни предизвикателства във водния сектор. Градската популация нараства с високи темпове, а неравномерността в териториалното разпределение на водните ресурси е значителна, като в северните райони е налице недостиг, а в южните – изобилие. Наводненията в последните 10 години засягат над 13 милиона жители, като същевременно по-голямата част от територията на страната страда от засушаване и екстремно засушаване. Политиката на управление на водните ресурси претърпя изменения с течение на времето от политика на предлагане към политика на търсене, а в последните години – на осигуряване на устойчивост. В този контекст е представено кратко описание на Мексиканския институт по водни проблеми.

Моделиране на нестационарни процеси на взаимодействие течение–седимент

Настоящата статия представя двудименсионален числен модел на нестационарните процеси на взаимодействие течение–седимент при двуфазни течения в естествени легла, основан на подобрен модел система MOBED2. Моделирането на хидродинамичните процеси се базира на усреднените по време RANS-уравнения (уравнения на Рейнолдс). Процесите в непосредствена близост до и в самата контактна зона течение-седимент са описани чрез прилагане на метода на активния слой и активната среда, включващи транспорта на влачени наноси, промяната на нивото на дъното и обмена на седименти между плаващите наноси, влачените наноси и дъното. В резултат е постигнат един двудименсионален хидродинамичен модел в паралелната на дъното равнина. Транспортът на плаващите в суспендирано състояние наноси е описан посредством класическите тридименсионални уравнения за адвекция и дисперсия, трансформирани за усреднената дълбочина. Седиментният материал е представен чрез подходящ брой зърнометрични класове, като всички уравнения са преработени за работа със седиментните смеси. Освен основите на числения модел, настоящата статия представя още калибрирането и проверката на модела въз основа на натурни данни от две изследвания в участъка от река Дунав Бездан–Мохач.

Оценка на уязвимостта на водните ресурси и управление на хидроложкото засушаване при климатични сценарии

Анализът на климатичните промени и идентифицирането на уязвимите за водоснабдяването райони са пряко свързани с Плановете за управление на речни басейни. Статията представя методичния подход и системата от индекси за оценка на уязвимостта на водните ресурси и управление на хидроложкото засушаване при различни климатични сценарии и различно бъдещо потребление на вода. Представени са резултати от международните проекти "Влияние на климатичните промени върху водоснабдяването (Climate Change and Impacts on Water Supply – CC_WaterS) и неговото продължение "Смекчаване на уязвимостта на водните ресурси при климатични промени" (Mitigating Vulnerability of Water Resources under Climate Change – CC-WARE). Въз основа на разработения подход и на система от индекси за оценка на уязвимостта (индекс на експлоатация WEI, индекс на недостига на вода WSHI, индекс на надеждността) е извършен анализ на уязвимостта и риска при засушаване и климатични промени. В статията е представена рамка за управление на въздействията на хидроложкото засушаване при различни нива на планиране – стратегическо, тактическо и спешност. Методиката се основава на идентифицирането на уязвимите при засушаване райони; оценка на риска за недостига на вода при водностопанските системи; разработването на дългосрочни и краткосрочни стратегии за управление в условия на засушаване и избор на алтернативни мерки.

Регионални зависимости за максималния отток в средното и долното течение на река Марица

Методите за определянето на оразмерителните характеристики на максималния отток са различни, в зависимост от характерните условия на района и от наличните данни. Регионалният анализ е един от най-подходящите методи за получаване на търсени характеристики, когато липсват измервания в пункта, който е обект на изследване. Съществуват различни методи за получаване на регионални зависимости. В настоящата разработка за тази цел са използвани както класически статистически методи, така и един от интелигентните методи за обработка на данни, а именно генетичното програмиране. Обект на настоящата разработка е средното и долното течение на река Марица и нейните притоци.

Оценка контура на заливаемите зони, предизвикани от преминаване на високи вълни по течението на река Джерман в участъка от гр. Дупница до гр. Сапарева баня

Целта на разработката е да се оцени контурът на заливаемите зони, предизвикани от преминаване на високи вълни по течението на р. Джерман в участъка от гр. Дупница до гр. Сапарева баня. Като инструмент при оценките се ползват възможностите на ГИС – Географска информационна система. Генерираният релеф на района е на основата на топографски карти в мащаб 1:5 000, който е верифициран с геодезично заснемане на профили по протежението на участъка от реката в зоната на изследването. Водните количества с характерни обезпечености, ползвани като основа на хидравличните изчисления, са определени на база информационни масиви за регистрирания отток от съседни на изследвания участък хидрометрични станции. При хидравличния анализ е използван моделът HEC RAS за определяне на водните нива в река Джерман, а за представяне на заливаемите зони е използван моделът HEC – geoRAS в среда на Arc GIS.

Екологосъобразни корекционни мероприятия на коритото на р. Русенски Лом в долното и течение

С оглед на все по-често случващите се природни бедствия през последните години, коригирането не речните корита се явява един от основните методи за понижаване на опасността от наводнения. За съжаление, се наблюдава тенденция към разширяване на урбанизираните територии за сметка на речните легла. За да бъде осигурена достатъчна проводимост на коритата при все по-малки размери, обикновено корекционните мероприятия са насочени към намаляване на грапавината. От друга страна, световната тенденция в проектирането на хидротехнически съоръжения е насочена към изграждане на все по-екологосъобразни решения, целящи минимално вмешателство в естествените речни системи. Настоящата статия представя накратко цялостно изследване на участък от долното течение на р. Русенски Лом, намиращ се непосредствено преди вливането ѝ в р. Дунав, чиято цел е да даде решение на проблемите, свързани с корекцията на реката в този участък. За целта на изследването е извършен хидроложки анализ на оттока на реките Русенски Лом и Дунав. Изготвен е подробен хидравличен модел, с чиято помощ са изследвани както настоящото състояние на речното корито, така и предложените варианти за екологосъобразното му коригиране.

Средства за подпомагане вземането на решения при управление риска за водоснабдяването при засушаване и климатични промени

Водните ресурси са подложени на нарастващ натиск от промените на климата и земеползването. Статията представя методичния подход, приложените модели и средства за подпомагане вземането на решения при управление на риска за водоснабдяването в условия на засушаване и климатични промени. Подходът се базира на имитационно моделиране и анализ на управлението на водностопанските системи, съчетано със стохастичното Монте-Карло моделиране (като ARMA моделиране), дългосрочни и краткосрочни стартегии, включващи различни сценарии, климатични промени, екстремни условия – засушаване, варианти за развитие на социално-икономическите и екологични системи, алтернативни схеми и управленски решения. В условия на екстремни явления нараства ролята на мерките за превенция и адаптация. За тази цел в НИМХ е стартирало разработването на етапи от Система за подпомагане вземането на решения (DSS) със съответни модули, калибрирани за комплексните и значими язовири. Модулите дават възможност за оценка на текущата ситуация, очакваното потребление и приток, и съответни препоръки за действие – от управление при висока вълна, до управление в условие на засушаване и недостиг. Методите и средствата са приложени в практиката за МОСВ и Басейновите дирекции.

Оценка качеството на водите на изкуствени водни тела във Войводина (Сърбия) чрез факторен и клъстерен анализ

Оценка на вариациите и интерпретация на качеството на водите на изкуствени водни тела във Войводина (Сърбия) са извършени посредством прилагане на многомерни статистически методи като факторния и клъстерния анализ. Факторният анализ е приложен за физикохимичните параметри на изкуствените водни тела с цел класификация, обобщаване и на редиците от данни, както и разделянето на хетерогенни серии от данни в по-малки хомогенни подсерии. Клъстърният анализ дава приликите и разликите между зоните на отделните проби и обяснява установеното клъстериране посредством засегнатите параметри.

Анализ на положението на депресионната крива и филтрацията през язовирна стена”Мешич” с помощта на софтуерен продукт Seep/W

Настоящата статия представя определяне на положението на депресионната линия и филтрацията през язовирна стена „Mesic” за екстремна висока вълна (с вероятност за превишение веднъж на 1000 години). Целта на анализа на депресионната крива в тялото на язовирната стена „Mesic” е проверка устойчивостта на насипа и оценка на филтрационното водно количество, което преминава по въздушния откос. Актуални геотехнически и хидроложки данни са използвани при моделиране на стената и езерото с цел получаване на достоверни резултати. В доклада ще бъдат представени теоретичните основи на филтрация в равнинни услови. Основните принципи на математическото моделиране ще бъдат представени на база софтуерния пакет за филтрационен анализ SEEP/W. SEEP/W е числен модел, който симулира реалните физични процеси на филтрация на вода в нехомогенна среда. Голяма част от практическите задачи не могат да бъдат решени задоволително посредством наличните аналитични методи. Добро приближение дават математическите модели, базирани на числени методи. Филтрационният поток ще бъде разгледан за случай на порьозна среда, съставена от несвързан материал. В настоящата публикация е приета хомогенна изотропна порьозна среда.

Моделиране на река Тиса в общия участък на Унгария и Сърбия

Разработката представя методиката на изпълнение на еднодименсионални изчисления в модела HEC-RAS. В модела HEC-RAS проведохме еднодименсионални изчисления за пиезометричната линия при стационарен режим и плавноизменяемо течение в открити естествени и изкуствени легла. Бяха изчислени профилите на свободната водна повърхност при спокойно, бурно и комбинирано бурно и спокойно със-тояние. Използвани бяха уравнения за изчисление на базовите профили, подразделяне на напречното сечение с цел определяне на пропускната характеристика, съставни коефициенти на Манинг за основното легло, енергиен коефициент алфа, оценка на загубите на напор по дължина, загуби от стеснение и разширение, изчислителни процедури, критична дълбочина. В резултат бе получен прогнозно-симулационен модел, обхващащ цялата водосборна област на р. Тиса от Украинската граница до вливането на р. Тиса в р. Дунав в Сърбия, който предлага интегриран подход за решаване на проблемите, свързани с управлението на водите. Моделът позволява интегрирано управление на речните системи в двете страни и контрол на високите води.

Хидравлично моделно изследване на преливните съоръжения на язовир „Луда Яна“

Язовир „Луда Яна“ е предназначен да осигури постоянно водоснабдяване за гр. Панагюрище и редица села и промишлени предприятия в региона, посредством регулиране оттока на река Панагюрска Луда Яна след събирането на притоците Стара река и Мулейска. Земнонаспната конструкция и разположението на водоподпорното съоръжение непосредствено над град Панагюрище обуславят повишените изисквания относно осигуряването на безаварийно провеждане на високите води и минимизиране на ерозионния потенциал на течението в долния участък. За да бъдат гарантирани хидравличната проводимост на преливните съоръжения и задоволителната работа на енергогасителното съоръжение, беше проведено хидравлично моделно изследване на същите върху физически модел в умален геометричен мащаб 1:40 (модел:натура). В обхвата на изследването попадат челният преливник и подходният участък, преходният участък и бързотокът, енергогасителят и долният участък. В хода на изследването са разгледани алтернативни варианти на енергогасителното съоръжение и долния участък и са изготвени препоръки за окончателните параметри и конфигурация на съоръженията.

Изследване на местната ерозия при фериботен терминал “Никопол”

Обтичането на хидротехническите съоръжения неминуемо води до промяна на хидравличните параметри на потока. Тази промяна най-често се изразява в поява на вихрови зони и локални ускорения. Това от своя страна е основна причина за възникването на локални ерозионни процеси в зоната на съоръженията, представляващи сериозна опасност за тяхната експлоатационна и конструктивна сигурност. Много важна част от проектирането на хидротехнически съоръжения, особено такива със сложна геометрия, е дефинирането на хидравличните характеристики на течението в зоната на съоръжението, анализ и оценка на мащаба на очакваната местна ерозия, с оглед предприемане на подходящи/адекватни конструктивни решения. Настоящата статия представя изследване на местната ерозия в зоната на фериботен терминал “Никопол”. Изследването е проведено на два етапа. В първия е напра-вена чисто аналитична оценка на максималните дълбочини на изравяне, изчислени с помощта на намиращите най-широко приложение в практиката емпирични зависимости

Съвременна геодезия и хидравлично инженерство

Публикацията съдържа презентация на съвременните методи за набиране и обработка на данни в областта на геодезията. Тази информация може да бъде използвана оптимално при изработване на хидротехнически проекти в урбанизирана среда. Описани са възможностите за приложение на мобилно лазерно сканиране, комбиниращо прецизна електронна тахиметрия при непрекъснато измерване посредством GPS и компютърна обработка на стерео изображения от сателит. Значимостта на избора и приложението на уникална координатно-височинна система за наличната архивна и набраната техническа информация в рамките на проекта, както и произхождащите от това проблеми са обект на настоящата публикация. Като пример за приложение на съвременни методи за набор и обработка на данни в областта на инженерната геодезия са представени геодезическите работи, извършени като част от проекта за отвеждане на дъждовни води в Даматуру, щата Йобе – Нигерия. За построяване на 3D модел на терена като дигиталена основа за проектиране бе приложен методът на мобилно дигитално сканиране посредством система MDL Dynascan model 250, методът на кинематично непрекъснато GPS замерване на уличните оси и контролни профили, прецизна електронна тахиметрия в зоните с налична растителност. С помощта на стерео сателитни системи Quick Bird бяха създадени ортофото карти в мащаб 1:2000, включващи всички налични на територията, обхваната от проекта обекти. Всички измервания са извършени в рамките на локална тригонометрична геодезична мрежа, построена за целите на проекта, и привързана към репери от основната геодезична мрежа. Възприетата методика бе изключително ефективна и позволи генериране на висококачествена 3D основа за цялостното проектиране на съоръженията за отвеждане на дъждовните води на град Даматуру.

Oценка на хидродинамичните и литодинамичните процеси в бреговата зона на с. Крапец на базата на математическо моделиране

В статията са представени резултати от изследване на вълновите явления и свързаните с тях течения и динамика на наносите в района на село Крапец, община Шабла. Целта на проучването е да предостави реални данни за хидродинамичната и литодинамичната обстановка в района, които да послужат при разработването на работен проект за брегоукрепване в района на с. Крапец. Изчисленията са извършени със системата за моделиране на крайбрежната зона Sistema de Modelado Costero (SMC), която представлява съвкупност от методологии и математични модели, предоставена за ползване на Университета по архитектура, строителство и геодезия – София от E.T.S. de Ingenieros de Caminos, Avda de los Castros, Santander, Spain. Въз основа на получените моделни резултати е направено сравнение между различните проектни варианти и е направено предложение за избор на окончателно проектно решение, отговарящо най-пълно на конкретните условия.

Изследване на нестационарните процеси в съоръженията на изхода на ПСПВ “Бистрица” гр. София

В статията са представени резултати от изследване на хидравличното действие на разпределителната камера и свързващите тръбопроводи на изхода на ПСПВ „Бистрица“ гр. София. Специално внимание е отделено на хидравличното действие на слабонапорния довеждащ тръбопровод, колебанията на водните нива в разпределителната камера, установяване на гранични водни нива във входната шахта на отвеждащия напорeн тръбопровод и рискът от засмукване на въздух в него, както и общата хидравлична картина при маневриране със затворните органи в разпределителната камера. Изследван е вариант с изграждане на допълнителен компенсационен резервоар, разпределението на скоростите на водата в него, влиянието на котата на преливника, оптимизиране на обема на резервоара и времепрестоя на водата в него.

Влияние на бреговете върху напрегнатото и деформирано състояние на каменно-насипни язовирни стени

В хидротехническата инженерна практика при определяне на напрегнатото и деформирано състояние на насипни стени често се прилага двумерната задача за най-високия профил на стената, като по този начин не се отчитат действителните условия (пространственият ефект) на работа на материалите в тялото ѝ. В настоящата статия се разглеждат факторите, които влияят върху напрегнатото и деформирано състояние на насипни язовирни стени, като се акцентира доколко и какво влияние оказват формата и видът на бреговете на речната долина. За целта е направена съпоставка между напреженията и деформациите, получени при двумерно и тримерно числено моделиране на каменно-насипни стени с различно очертание на бреговете на речната долина.

Изследване на хидроенергийния потенциал на граничния регион между България и Сърбия, като част от проект „Rivers“

Изследването на хидроенергийния потенциал от българска страна на трансгра-ничния район между България и Сърбия е проведено според изискванията на изследователския проект „Подготовка на реките за прилагане на екологично съобразни източ-ници на възобновяема енергия – РЕКИ” (“Reclaiming rivers for Implementation of Vital and Environment-friendly Renewable energy Source – RIVERS”). Настоящата работа обобщава българският национален доклад относно условията за развитие на хидроенергетика в този район, идентифицирани в рамките на споменатия проект. Главната цел на този проект беше изследването на възможностите за развитие на хидроенергетиката, както и популяризиране на нейното използване като възобновяем източник на енергия посредством осигуряване на методична и техническа основа и помощ за устойчиво развитие във връзка с околната среда. В рамките на настоящата работа се разглеждат по-подробно споменатите области. Накрая се представят изводи в резултат на работата по проекта и се формулират някои възможности за бъдещо развитие.

Ново решение за защита на риби – гъвкава преграда

Гъвкавата рибна ограда е нова концепция за опазване на рибата, разработена в Хидротехническия факултет на Университета Инсбрук. Монтирани са хоризонтално разположени стоманени въжета нагоре по течението преди турбината, които създават механична бариера за рибата. Гъвкавата рибна ограда е особено практична за прилагане при преливащи електроцентрали и при екологичната модернизация на съществуващи водноелектрически централи. Първите експерименти са проведени в хидравличната лаборатория на Университета Инсбрук, за да демонстрират широката функционалност на новата концепция за опазване на рибата. Този доклад се фокусира върху техническата страна на концепцията за гъвкави рибни огради. По-нататъшни изследвания на поведението на рибата пред бариерата и оптимизация на технологията са предвидени на прототип, еко-хидравлични експерименти и пилотен проект.

Варианти за осигуряване на водоплътността на изравнител „Попина лъка“ от каскада „Санданска Бистрица”

Каскада „Санданска Бистрица“ е построена и пусната в експлоатация през пе-риода 1969–1971 г. Състои се от три стъпала: дневен изравнител и ВЕЦ „Сандански”– 14,4 MW, дневен изравнител и ВЕЦ „Лиляново” – 20,0 MW и дневен изравнител и ВЕЦ „Попина лъка” – 22,0 MW. В периода на експлоатация на дневен изравнител „Попина лъка“ се появяват редица неблагоприятни явления, водещи до повишаване на филтрацията през конструкцията на изравнителя и поява на свлачищни процеси. В резултат на лабораторни изследвания е установено агресивното поведение на водата спрямо бетонната облицовка, което води до неговата химична и физична корозия. В настоящата статия е представено проучване, свързано с определяне на подходяща технология за подобряване на водоплътността на съоръжението. Решенията са оценявани чрез сравняване на техникоикономически и експлоатационни критерии, поставени като изискване от страна на инвеститора. Водещ критерий се оказва минимизиране на времето за ремонтни дейности с цел намаляване на загубите от непроизведена електроенергия.

Аспекти на сигурността на ХТС при експлоатация в екстремни условия

През последните години проблемите, свързани със сигурността, експлоатацията и управлението на водностопанските системи, в това число на язовирите, многократно са обект на засилено внимание. В тази връзка в НИМХ – БАН се разработва научен проект на тема „Аспекти на сигурността на ХТС при експлоатация в екстремни условия”. Неговите цели са създаване на база данни и акумулиране на експертна информация за основните технически, експлоатационни и др. параметри на язовирите, язовирните стени и прилежащите към тях съоръжения; препоръки за актуализация на категорията на язовирни стени с параметри, близки до границата, определена от Международната комисия по големите язовири, разделяща ги на малки и големи и др. В настоящия доклад акцентът е насочен към качеството на наличната информация – оскъдни данни за броя и параметрите на язовирните стени. Особено внимание е отделено на язовирите с параметри около споменатата по-горе граница, на наличието на проблемни язовири и потенциалната опасност, която те представляват при възникване на екстремни условия при експлоатацията им. Представени са някои резултати от проведените до момента проучвания.

Анализ на причините, довели до наводненията в гр. Свиленград през месец февруари 2012 година

Разрушаването на яз. “Иваново“ през месец февруари 2012, изграден на р. Азма­ка във водосбора на р. Марица, доведe до трагични последици и причиниха значител­ни щети както в с. Бисер, така и в гр. Свиленград. Анализът на причините за навод­ненията и щетите в гр. Свиленград доведе до изводи, че те биха могли да се избегнат дори и при осъществения сценарий на скъсване на яз. “Иваново“. В настоящата статия са анализирани причините за излизането на р. Марица от коритото си и заливане на прилежащите градски зони на гр. Свиленград в сутрешните часове на 06/02/2012 г. Изяснена е ролята на новостроящия се жп мост при km 301⁺⁶⁰⁰. Направен е анализ на нормативната уредба по отношение на оразмеряване на временни отбивни съоръжения и са анализирани технологичните и организационните пропуски, довели до заливането на прилежащите градски части.

Периодите на незатихващите трептения на язовирните стени – ключ за определяне на коефициентите на затихване

Резултатите от изследванията на язовирните стени могат да бъдат интерпретирани в пълнота, ако са известни матриците на масата, на коравината и на затихването. Определянето на коефициентите на затихване е основен проблем, в чието разрешаване има много несигурност и неизвестност. Определянето на периодите на незатихващите трептения е ключът към неговото решение. В настоящата работа накратко е представен разработен по-рано метод, в който е предложен подход за определянето на периодите на незатихващите трептения. Намерено е доказателство за верността на използвания подход. То се основава на зависимост, предложена през първата половина на миналия век, която тогава е била трудна за реализиране, поради което днес може да се каже, че е добре забравена. След кратък теоретичен преглед е показан пътят за решаването на проблема. Въз основа на тази зависимост са получени и са обобщени резултати за затихващите трептенията на основните видове язовирни стени. Те представляват потвърждение както за правилността на използвания подход за определяне на периодите на незатихващите трептения, така и за изчислените чрез тях коефициенти на затихване.

Oпределяне на моделни параметри на масопренос на кислород в лабораторна аерирана колона

Целта на настоящата работа е да се изследва влиянието на дълбочината на потапяне на аерационната система и количеството на подавания въздух към нея върху моделните параметри на масопренос на кислород. Експериментите са осъществени в лабораторен реактор тип колона, оборудвана с аерационна система. Концентрацията на разтворен кислород е измервана в три характерни дълбочини (1 m, 2 m, 3 m). За проведените експерименти подаваното количество въздух към аерационната система е в диапазона от 50 ndm3/h до 550 ndm3/h. Изведени са аналитични зависимости за моделните параметри: стандартен коефициент на масопренос на кислород (kLa20) и стандартна граница на насищане (CS,20).

Перспективи за търсене на термални и минерални води в района на град Неделино

След комплексен анализ са обобщени резултатите от проучвания за търсене на термални минерални води в района на гр. Неделино, проведени от „Геосервизинженеринг” АД – Асеновград през 2013 г. На база на извършените търсещо оценъчни работи и сравнителен анализ на допълнителни материали авторите са набелязали перспективни участъци за търсене на термални и минерални води, които могат да се използват за добив на геотермална енергия и развитие на курортното дело в района. Препоръчани са основни методики и последователност за провеждане на бъдещи проучвателни работи.

Методика и програма за оразмеряване на страничен дъждопреливник

Хидравличното оразмеряване на странични преливници обикновено се извършва по адаптирана опростена формула за челен преливник, без да се отчита видът на движението на водата в преливника (бурно или спокойно) и на скоростния напор. Това обикновено води до получаване на некоректна дължина на преливния ръб. В настоящата статия се предлага преливният напор да бъде редуциран със стойността на скоростния напор на основния поток на всяка дискретна стъпка по неговата дължина. При бурни течения, особено при големи скорости на основния поток, тази корекция е значителна. В статията се предлагат методика и програмен продукт за точното определяне на дължината на преливния ръб чрез използване на основното диференциално уравнение на страничен преливник, с отчитане влиянието на формата на преливната линия, на скоростния напор и вида на течението (бурно или спокойно) в границите на преливния канал. Представен е и числен пример, решен с програмния продукт.

Акредитиране на лаборатория за анализ на води в Хидротехническия факултет

Представени са стъпките по акредитиране на Университетската строителна изпитвателна лаборатория (УСИЛ). УСИЛ кандидатства за изпитвания по 69 стандартизирани метода и 9 валидирани лабораторни метода (ВЛМ). Обхватът на акредитацията в направление „Изпитване строителни материали“ включва цимент и цимент за зидария; добавъчни и скални материали; строителни разтвори; бетонна смес; втвърден бетон; метални материали и стомани за армиране на стоманобетонни конструкции; продукти за предпазване и възстановяване на бетонни конструкции; блокове за зидария, подови покрития (замазки); лепила за плочки и фугиращи смеси; бетонни бордюри; бетонни плочи и бетонни блокчета за настилки и естествени скални материали с общо 119 показателя. Обхватът на акредитацията в направление „анализ на води“ включва питейна вода, повърхностна вода и отпадъчна вода с 6 показателя за всеки тип изпитвана вода – химическа потребност от кислород, нитратен азот (NO3-N), амониев азот (NH4-N), общ фосфор (PO4-P), общ органичен въглерод и хлориди (Cl-).

Закономерности на процеса йонообмен в колона с неподвижен слой, използвана за отстраняване на шествалентен хром от води, предназначени за питейно–битови нужди

В подземните води, използвани за питейнобитово водоснабдяване в над 25 малки населени места в област Плевен е установено постоянно наднормено съдържание на шествалентен хром от естествен произход. Особеностите на пречистването на природните води от Cr(VI) чрез метода йонообмен в колона с неподвижен слой са изследвани в динамични условия с реална вода от с. Божурица, област Плевен. Про-следено е изменението на основните качествени показатели на суровата вода от водоизточника след преминаването ѝ през йонообменната колона. Определено е влиянието на времето за контакт, височината на пълнежа и скоростта на потока, третирана вода върху ефекта на задържане на хроматните йони от силноосновна анионообемнна смола.

Върху периодичността на последваща проверка на водомери в съответствие с изискванията на закона за регулиране на водоснабдителните и канализационни услуги

Неколкократното повишаване на цената на водата и намаляването на загубите на вода в сградните водоснабдителни и канализационни инсталации доведоха до намаляване на количеството ползвана от индивидуалните потребители вода за питейнобитови нужди. Определената периодичност на последваща проверка на водомери (с номинален разход Qn < 15 m3/h и Qn >15 m3/h) съгласно заповед № А-412 от 16.08.2004 г. на Председателя на Държавната агенция за метрология и технически надзор не отчита действителното потребление от индивидуалните потребители и нарушава нормалното функциониране на сградните ВиК инсталации. В доклада се предлага уникална методика за определяне периодичността на последваща проверка на водомери.

Изисквания при провеждане на тръжни процедури във водния сектор. Критерии за оценка

В статията са разгледани основните проблеми, свързани с оценка на техническите предложения при провеждане на търгове за избор на изпълнители по оперативните програми на Европейския съюз за изминалия програмен период 2007–2013 г. Разгледани са голям брой тръжни процедури по оперативна програма “Околна среда” и Програма за развитие на селските райони за избор на изпълнител за проектиране, строителство/инженеринг. Анализирани са методиките за оценка на техническите предложения, изборът на критерии и показатели, както и проблеми, възникнали в процеса на оценяване. Направено е предложение за преоценка на показателите, залагани в методиките и въвеждане на унифициран подход с оглед подобряване качеството на провежданите тръжни процедури.

Оценяване на екоефективността на продуктови системи. Приложение за ВиК системи

Екоефективността е метод за сравнителна оценка на продуктови системи чрез комбинирано използване на икономически и екологични индикатори. Тя предоставя числово и графично изражение на динамиката и взаимозависимостта на два от трите основни аспекта на устойчивото развитие. Тази статия прави кратък обзор на терминологията и методологията за определяне на екоефективността в исторически аспект, като теоретичните концепции са подкрепени с примери от проучвания. Представена е и съвременна методика, базирана на наскоро публикувания стандарт ISO14045, който очертава основни принципи, изисквания и указания за оценяване на екоефективността. Дискутирани са основните предпоставки за разглеждането на селищните ВиК системи като продуктови системи, както и възможностите за оценяването на тяхната екоефективност.

Особености при проектиране на организацията на строителната площадка при изграждане на интегрирани водни цикли

През изминалия програмен период 2007–2013 год., по ОП „Околна среда”, сектор “Води” към МОСВ и по Мярка 321 Основни услуги за населението и икономиката в селските райони” от ПРСР към ДФ „Земеделие” в МЗХ се планираха и изпълниха проекти за интегрирани водни цикли на населените места. Разгледани са някои особености при проектирането на строителната площадка и организацията при изграждане и реконструкция на ВиК инфраструктурата, в посока постигането на съответствие с Европейското екологично законодателство, особено по отношение на директивите за питейни и отпадните води.

Водопадите в интериора

В статията е направен кратък анализ на съществуващите водопадни решения в интериорното пространство, които са: класически водопад с тънкостенна преливна струя, стичане по олицовани с декоративни плочи (камъни) стени и водопади тип водна завеса. Посочени са основните положителни и отрицателни страни, като по – подробно е разгледана водната завеса, при която водата се стича по водоспускащи ленти през 3 cm една от друга, от височина 5 – 10 – 20 m. Представлявя естествен климатик през горещите летни дни и е същевременно незаменим декоративен елемент на интериорното пространство.

Предпазване от хидравличен удар на напоителна помпена станция с голям статичен напор

Бързото затваряне на работни органи или внезапно отпадане на ел. захранването водят до силен хидравличен удар при помпените станции, особено при тези с голяма геодезична височина. Предпазването от хидравличния удар може да бъде подобрено чрез използването на различни комбинации от известните устройства – удароубивател, виндкесел, резервоар за впускане на вода, обратна клапа с програмно затваряне и др., поставени на най-уязвимите места по трасето на напорния тръбопровод. Чрез числено моделиране са установени точките с екстремални стойности на налягането при хидравличен удар в тръбопровода на напоителна помпена станция в област Добруджа, Румъния. Използваният софтуер използва метода на характеристиките, при приемане на еднодименсионално течение в тръбопровода. Разработката представя сравнително изследване на различни варианти за противоударни мероприятия и избора на най-подходящо по отношение на възникналия свръхнапор при разглеждания обект.

Симулационно изследване на качеството на изкуствения дъжд при разположени в квадратна схема кръгово въртящи се дъждовални апарати

Работата допълва доклад [3], изнесен на Международна научно-приложна конференция УАСГ2012, в който се оценяват: определянето с полски или лабораторни опити на равномерността на изкуствения дъжд по Христиансен при кръгово въртящи се дъждовални апарати и машини, условията, при които получените резултати чрез измервания на интензивността на дъжда i, mm/h в краен брой разположени по определен начин точки на площта се приближават най-добре до реалния непрекъснат процес върху цялата напоявана площ и приближението за приетите стандартни схеми на разполагане на мерните съдове чрез сравнение със симулирано точно определяне на равномерността. Тази работа допълнително включва симулирано числено определяне на качеството на изкуствения дъжд – интензивност и равномерност за квадратна схема на разполагане на дъждовалните апарати при произволна големина на страната на квадрата, което определяне в редица случаи може напълно да замести провеждането на полски опити.

Енергийна ефективност при разпределение на водата в напорната мрежа на напоителните системи

Енергийната ефективност при напоителните системи е от особена важност за енергийния баланс и стойност на селскостопанската продукция. За определяне на степента на енергийна ефективност на даден тръбопровод или тръбна мрежа е необходимо дефиниране на процесите на напорните течения. Разходите на енергия при транспортирането и разпределението на водата по групови и разпределителни тръбни участъци произтичат от хидравличното съпротивление и от режимите на течението, и от други фактори. Това изисква енергийните показатели да бъдат установени и аналитично конкретизирани чрез скоростта на течението, коефициента на съпротивление, дължината на тръбопроводите при отчитане на грапавината на тръбите и др. В разработката се разглежда и предлага аналитична зависимост за определяне на количеството на изразходваната енергия при разпределение на водата от тръбната мрежа при напояване.

Модел на мониторингова мрежа в напоителна система „Тополница”

Провеждането на собствен мониторинг в границите на напоителните системи ще позволи да се направи точна оценка на екологичното състояние на тези площи, установяване на тяхното съответствие спрямо стандартите за опазване на околната среда и разработване на необходимите мерки за запазване на почвеното плодородие. За модел на изследването е взета напоителна система „Тополница”, в която съществуват някои екологични проблеми, свързани с двата основни компонента – води и почви. В модела е предложена схема за изграждане на локална мрежа за собствен мониторинг в границите на напоителната система. Посочени са пунктовете за взимане на водни и почвени проби. Направен е анализ на състоянието на разглежданите компоненти в прилежащите площи на системата.

Икономическа ефективност при използване на системи за капково напояване

В статията са разгледани варианти на подпочвено и повърхностно капково напояване при отглеждане на ягоди в оранжериини условия. Анализирани са инвестициите за изграждане на култивационното съоръжение, създаване на ягодово насаждение и доставка и монтаж на система за капково напояване, както и експлоатационните разходи за производство (променливи и постоянни). Икономическата ефективност е определена въз основа на статични показатели (срок на откупуване на инвестициите и коефициент на ефективност) и динамични показатели (нетна сегашна стойност, вътрешна норма на възвръщаемост и дисконтиран коефициент на ефективност).

Технология за подпочвено капково напояване

През последните няколко години, интересът към отглеждане на ягоди нарасна изключително бързо, произхождайки от голямото търсене на тези плодове на нашия и международния пазар, както и от високата ефективност на производството. Отглеждането на тази култура и получаването на високи добиви от нея е немислимо без прилагане на напояване. Подпочвеното капково напояване на ягоди до сега не е изследвано в България. Тази технология има някои изключително важни и значими агроинженерни и икономически предимства в сравнение с повърхностното капково напояване. Въз основа на проведени експериментални опити и анализ на резултатите е предложена технология за подпочвено капково напояване на ягоди при оранжерийни условия, която би могла да се използва от земеделските производители в страната ни.

Върху скоростта на движение на водата в порьозна среда

В научната литература и практиката за движението на водните частици в порьозна среда между два напречни разреза на филтрационно течение се приема геометричното разстояние и средната скорост спрямо него. Но реално, при движение в порьозна среда (почва) водните частици се движат по порьозни каналчета с криволинейни траектории заобикалящи частиците на средата. Всяка една от тези траектории има различна дължина и при дадени конкретни условия – вид и състояние на порьозната среда, имат определена повтаряемост. В настоящата работа се разглежда реалната скорост на филтрационно течение в порьозна среда (почва), т.е. скоростта на движението на водата по порьозни каналчета, където протича процеса на взаимодействие между филтрационното течение и средата, който предопределя нейното състояние на покой или ерозиране. Този процес не може да бъде наблюдаван, прогнозиран и управляван само чрез фиктивната или средната скорости на филтрационното течение. При приетите изходни условия в разработката е установена аналитична оразмерителна зависимост за определяне на реалната скорост на филтрационното течение в порьозни каналчета.

Разпределение на интензивността на изкуствения дъжд върху напояваната площ, връзка вода–добив и ефект от напояването

В работата се съпоставят в безразмерен вид получената в също представени на Конференцията статии [1, 2] дискретна функция на разпределение на интензивността i, mm/h на изкуствения дъжд върху поливаната площ S за квадратна и триъгълна схема на разполагане на дъждовални апарати (ДА) и връзката вода-добив, като симулирано числено се определя ефектът от напояването чрез въведен коефициент СЕ, с който се оценяват схемите на разполагане на ДА и качествата на изследваната поливна техника.

Необходимост от човешки ресурси при управление на напоителните системи през новия програмен период 2014–2020 г

В началото на новия програмен период 2014 – 2020 год. все повече се заговори за спешна необходимост от реконструкция и модернизация на съществуващата или изграждане на нова инфраструктура за напояване на земеделските земи. Това се предвижда да се осъществи чрез подпомагане по подмярка „Инвестиции в инфраструктурата“ по Програма за развитие на селските райони. Към настоящия момент напоителните системи в страната ни се стопанисват основно от „Напоителни системи“ ЕАД, които не разполагат с достатъчно и квалифицирани човешки ресурси. Целта на доклада е да предложи определен състав, който чрез ясно разписани функции и разпределение на отговорностите между човешките ресурси, да гарантира в бъдеще ефективно управление на обновената напоителна инфраструктура.

Симулационно изследване на качеството на изкуствения дъжд при разположени в триъгълна схема кръгово въртящи се дъждовални апарати

Работата е подобна на тази за разположени в квадратна схема дъждовални апарати (ДА) [1] и също допълва доклада [4], оценяващ: определянето с полски или лабораторни опити на равномерността на изкуствения дъжд по Христиансен (Christiansen) при кръгово въртящи се ДА и машини, условията, при които получените резултати чрез измервания на интензивността на дъжда i, mm/h в краен брой разположени по определен начин точки на площта се приближават най-добре до реалния непрекъснат процес върху цялата напоявана площ, както и приближението за приетите стандартни схеми на разполагане на мерните съдове чрез сравнение със симулирано точно определяне на равномерността. В тази работа вече допълнително е получено и се дава симулирано числено определяне на качеството на изкуствения дъжд – интензивност и равномерност за триъгълна (ромбова) схема на разполагане на ДА при произволна големина на страната а на триъгълника, с което определяне в редица случаи може напълно да бъде заместено провеждането на полски опити.

Сеизмично усилване на стоманобетонни рамкови конструкции чрез използване на подход за отчитане на реалното им поведение

Разработена е процедура за оценяване на необходимостта от сеизмично усилване на сгради, както и за доказване на ползата и ефективността на усилването. За целта са използвани два съвременни и приблизителни метода – метода на капацитивния спектър и N2 метода. Отчита се нелинейното поведение на конструкцията, а натоварването ѝ се реализира по две схеми – с еластичен спектър и с изчислителен спектър на реагиране. Изчислителната процедура за целевия капацитивен спектър е подробно обяснена, използван е и сравнителен анализ между актуалния и целевия спектър. Направени са необходимите заключения.

Устойчивост на колона на водна кула с коничен резервоар

В статията се разглежда устойчивостта на колона от водна кула с коничен резервоар. Поставената задача се различава от класическия пример на запъната колона с постоянна сила в крайното сечение. В разглеждания пример товарът е също така постоянен, но приложната му точка се мести в зависимост не само от преместването, но и от завъртането на свободния край. Решението е основано на гредовата теория на Бернули-Ойлер.

Стенд за изследване ъгловите трептения на тяло във вертикалната равнина

Статията е свързана с представянето на конструиран Стенд за изследване на ъгловите трептения на тяло във вертикалната равнина. Работата по стенда е последният етап по едно комбинирано изследване на този вид трептения – аналитично, числено и накрая експериментално. Основните елементи на стенда са следните: трептящ във вертикалната равнина прът във форма на тръба с диаметър 20–30 mm, който се поддържа от хоризонтални еластичновискозни комплекти. По височината на пръта се разполагат тежести, които моделират концентрирани маси. Чрез специално разработена система от електромотор, редуктор и перфориран диск, закрепени към стенда, могат да се симулират силови и кинематични смущения с различна амплитуда и честота. Свободните и принудени ъглови вибрации на пръта, спрямо положението на устойчиво равновесие, могат да се следят визуално по ъглова скала. Същите се измерват и от ъглов датчик, който предава сигнала към осцилоскоп, а оттам към компютър за обработка, анализ и печат на резултатите. Стендът е отворена система и може да се променят отделни части от него с цел подобряване на функциите му. Изследванията в статията са част от група аналитични, числени и експериментални разработки, свързани с разкриването на нова динамична лаборатория в университета.

Моделиране на нелинейното поведение на гредова връзка на стоманен съществуващ мост

В представената статия е извършен анализ на поведението на съществуващ стоманен мост и по-точно на гредовата връзка на моста. Появата на пукнатини във връзките между отделните греди предизвиква множество изследователи да започнат разнообразни изследвания за причината за появата на съществуващите пукнатини както и за настоящата носимоспособност на съществуващата конструкция. В настоящата статия е представено изследване на нелинейното поведение на гредовата връзка с методите на нелинейната механика на разрушението. Направено е сравнение на резултатите от различни нелинейни модели и са направени анализи и заключения на резултатите, получени от тях. Дадени са насоки за бъдещи изследвания на конструкцията.

Приложение на диференциално квадратичния метод за изследване устойчивостта на центрично натисната колона с променливо напречно сечение

Приложен е диференцилно квадратичният метод (ДКМ) за изследване устойчи­востта на центрично натисната колона с променливо напречно сечение. Тя е ставно подпряна в двата края. Разгледани са два случая на линейно изменение на ширината на напречното сечение по височината на колоната. Получените резултати чрез ДКМ са сравнени с тези от точното решение.

Алтернативен подход за определяне на скоростта на освободената потенциална енергия на деформацията при пукнатина по основна форма II в двуслойна композитна греда

Обект на изследване в статията е проста греда с конзолно издаден край, изгра­дена от два еднопосочно армирани полимерни композита. Гредата е произведена по такъв начин, че армировъчните влакна и на двата композита да са ориентирани по направление на нейната ос. В гредата предварително е направена пукнатина, която е успоредна на армировъчните влакна и е разположена между двата материала. Приета­та товарна конфигурация и положението и вида на опорните устройства създават усло­вия за нарастване на пукнатината по основна форма II. Приложен е подход за изслед­ване на пукнатината, съгласно който товарната схема е разделена на две състояния. Формулата за скоростта на освободената потенциална енергия на деформацията е изведена съгласно концепцията за податливост в линейнo-еластичната механика на разрушението.

Модификация на метода на Маркус за срязващи сили

Методът на Маркус дава възможност да се определят съответните части от товара, които се предават в двете взаимноперпендикулярни посоки, успоредни на страните на натоварените с равномерно разпределен напречен товар правоъгълни плочи. Плочите са подпрени по контура си изцяло, но по различен начин. В съответствие с подпирането се получават и съответните максимални огъващи моменти в двете посоки в полето. Но с навлизането на Еврокод 2 в нашата нормативна база възникна изискването за проверка на стоманобетонните плочи и на срязващи сили. Като запазват вида на оригиналния метод, авторите предлагат решение за определяне на максималните срязващи сили в правоъгълни плочи за шест случая на подпиране. Получените резултати са приложени в табличен вид и могат да се използват за решаване на задачи от инженерната практика.

Трептения на плочи, причинени от взаимодействието им с флуид – състояние на изследванията

Трептенето на гъвкава плоча, потопена в поток от флуид, представлява основен проблем в изследването на взаимодействията флуид – конструкция. Тук се разглеждат и систематизират експериментални изследвания, свързани с неустойчивостта на плочи при подобен род влияния. Направен е преглед на теоретичните модели, прилагани досега за изследването им. Сравнение между резултатите, получени от експериментите и по теоретичен път, показва задоволително съответствие. На последно място са представени проблемите, стоящи пред моделирането на тези системи.

Напрегнато и деформирано състояние на конструктивни елементи от композитен материал

Разгледани са пръти, натоварени на чист опън/натиск, а също и греди, натоварени на специално огъване. Елементите са от композитен материал – от няколко различни материала, работещи съвместно. Изследването запознава студентите, изучаващи дисциплината съпротивление на материалите, с напрегнатото и деформирано състояние на такива конструктивни елементи. Приложени са и числени примери.

Определяне на критичната скорост на флуид провеждан от крива тръба с променлива по дължината си кривина

Разгледана е задачата за устойчивостта в равнината на равнинна крива тръба със стъпаловидно промяща се по дължината ѝ кривина. Провежданият флуид е с постоянна скорост и е несвиваем и тежък. За решението на проблема е използван матричният метод. Изследвано е влиянието на отношението на масата на флуида към масата на системата «флуид-тръба» върху критичната скорост на транспортираната течност.

Динамична устойчивост на прави тръби, лежащи с част от дължината си върху винклерова еластична основа и провеждащи пулсиращ флуид

В настоящата работа се изследва устойчивостта на прави тръби, лежащи с част от дължината си върху Винклерова еластична основа. Тръбите провеждат пулсиращ флуид. Законът, по който се изменя скоростта му във функция на времето, е хармоничен. Целта на изследването е да се установи какво е влиянието на дължината на участъка с еластична основа и коравината ѝ върху критичната скорост на флуида. Численото решение на задачата се свежда до прилагането на метода на Гальоркин за съответната гранична задача, а също така и теорията на Floquet за изследването на устойчивост на получената система от диференциални уравнения. На базата на получените резултати са направени съответните изводи.

Оптимизиране параметрите на стенд за модулни динамични изпитвания на конструкции от рамков тип

В статията са описани някои предварителни механо-математически изчисления по проектирането и конструирането на Стенд за модулни динамични изпитвания на реални конструкции от рамков тип. Последният се моделира на база усреднени физико-механични мащаби – геометрични, инерционни, силови, еластични и др. Стендът ще позволява определяне на собствени и демпферирани честоти и периоди, получаване на зависимостите на премествания, скорости, ускорения от времето и др. След това с помощта на съответните модули (реципрочните стойности на мащабите) се определят същите честотни и кинематични характеристики на реалните конструкции. Стендът позволява дефиниране на различни по вид силови и кинематични въздействия върху разглежданите модели. Оптимизирането на параметрите на стенда се отнася до геометричните характеристики, т.е. в какви граници да се променят габаритните му размери до еластичните и дисипативните характеристики, т.е. какви пружини и демпфери да ограничават движението му и др. Изследванията в доклада са част от група аналитични, числени и експериментални разработки, свързани с разкриването на нова динамична лаборатория в университета.

Програмен модул в средата на MATLAB за изследване на принудени незатихващи трептения на точка – кинематично смущение

В статията е представен програмен модул в средата на Matlab за изследване на принудени незатихващи трептения на точка, предизвикани от кинематично смущение. На база съставени динамичен и математичен модел на трептяща върху гладка равнина точка, с детерминирано кинематично смущение на движението ѝ, са съставени два програмни модула. Първият е за визуализация на аналитично решените диференциални уравнения на движението, където това е възможно. Вторият решава диференциалното уравнения чрез метода Рунге-Кута, за който в програмата има вградена съответна функция. И двата модула съдържат блок за въвеждане на входните данни, блок за изчисления и блок за визуализация на отделни кинематични характеристики на трептенето. Дадени са резултати при средни стойности на физико-механичните параметри на трептящата система и при такива стойности, при които се появяват явленията биене и резонанс. С цел сравнение са дадени и резултати от входни данни, при които са направени стендови изпитвания на същите трептения. Изследванията в статията са част от група аналитични, числени и експериментални разработки, свързани с разкриването на нова динамична лаборатория в университета.

Симулационен модел в средата на SIMULINK за изследване на принудени незатихващи трептения на точка – кинематично смущение

В статията е представен разработен симулационен модел в средата на Simulink за изследване на принудени незатихващи трептения, предизвикани от кинематично смущение. Моделът е на база съставени динамичен и математичен модел на трептяща върху гладка равнина точка, с детерминирано кинематично смущение на движението. Симулационният модел съдържа блок за въвеждане на входните данни, блок за изчисления и блок за визуализация на отделни кинематични характеристики на трептенето. По нов, оригинален начин е съставен блокът за входни данни, като се ползват възможностите на най-новата версия на Simulink – R2014a. Дадени са резултати при стандартни стойности на характеристиките на трептящата система и при такива, при които се достигат резонансни стойности на трептенията. Тъй като изследването на принудените незатихващи трептения се реализира и експериментално, с цел сравнение са представени и резултати при входни данни, съвпадащи с тези, заложени на конструирания стенд. Изследванията в статията са част от група аналитични, числени и експериментални разработки, свързани с разкриването на нова динамична лаборатория в университета.

Принудени незатихващи трептения на материална точка при кинематично смущение – анимация в средата на MATLAB

В статията е представен разработен програмен модул в средата на Matlab за анимация на принудени незатихващи трептения на точка, предизвикани от кинематично смущение. Програмният модул ползва аналитично изведеното уравнение на движение на база съставени динамичен и математичен модел на трептяща върху гладка равнина точка. Ползва се третият, най-интерактивен метод на анимация от трите, които програмната система Matlab предлага. Всички елементи в анимационния модел – материална точка, пружина, подвижен край на пружината са дефинирани като съвкупност от линии чрез оператора line. Координатите на краищата на линиите са в масиви от данни xdata и ydata, които се запълват на база аналитичния вид на закона на движение на точката при зададени характеристики на трептящата система. Анимацията може да се наблюдава в средата на Matlab, но чрез генериран в програмния модул специален avi файл. Това е възможно и на компютри, на които не е инсталирана системата. Изследванията в статията са част от група аналитични, числени и експериментални разработки, свързани с разкриването на нова динамична лаборатория в университета.

Разработване на графичен потребителски интерфейс за визуализация на принудени незатихващи трептения на материална точка при кинематично смущение

В статията е представен разработен графичен потребителски интерфейс (GUI) в средата на Matlab за визуализация на принудени незатихващи трептения на точка, предизвикани от кинематично смущение. Програмният модул ползва аналитично изведеното уравнение на движение на база съставени динамичен и математичен модел на трептяща върху гладка равнина точка. Ползва се графичната среда Matlab/guide за създаване на графичния прозорец и разполагане на различните обекти в него. След това в програмен режим се задават стойности на тези обекти, в генерираните от програмната среда специални callback-функции. В описания в доклада GUI прозорец е разположена координатна система, ленти с плъзгачи за задаване на характеристиките на трептящата система, бутони за избор на линия и маркер на графиката и др. Показан е видът на прозореца с усреднени данни на физико-механичните характеристики на трептящата система, както и прозорец при данни, при които се реализира експериментално изследване на трептенията. Статията е част от група аналитични, числени и експериментални разработки, свързани с разкриването на нова динамична лаборатория в университета.

Време в класическата физика – основни характеристики

На базата на теоретични разглеждания е дефинирана основната величина време в класическата физика като мярка за съществуване и продължителност на даден процес и са разгледани основните негови свойства: времева ос и времеви интервали; независимост от материята и пространството; неограниченост и непрекъснатост; изотропност и хомогенност; еднопосочност и скорост на течение на времето; проявата му чрез движението на телата. По-подробно са разгледани понятията като абсолютна скорост на времето и скоростта на разпространението му в пространството от даден източник до даден наблюдател с помощта на сигнали. Показано е, че скоростта на времето и времевите интервали са относителни понятия, тъй като зависят от движението на източника и наблюдателя. Изведен е законът, на който те се подчиняват в различни случаи на едномерно движение, и той се оказва добре познатият закон за класическия надлъжен Доплеров ефект. Разгледана е величината „едновременност” на две събития, извършващи се в различни точки на пространството, която също зависи от местоположението и движението на източниците и наблюдателя и се оказва относително понятие. Накрая е разгледан въпросът за причинно-следствената връзка между двете събития и условията, на която тя се подчинява.

Нови ефекти в нано тънки слоеве от флуоресцентно маркирани фосфолипиди за биосензорни приложения

За някои практически приложения като например измерване на вторичните замърсители на водата са необходими биосензори с по-висока чувствителност и селективност. При проведените от нас систематични изследвания на флуоресцентно маркирани фосфолипиди на интерфейса вода – въздух или отложени като нано тънки слоеве върху твърди подложки по метода на Лангмюир и Блоджет бяха открити няколко нови ефекта. Единият ефект е самогасене на флуоресценцията при преминаване от течна в твърда фаза на липидния слой. Другият ефект е получаване на тримерни цилиндрични структури с наноразмери над слоя фосфолипид, които дават много по-развита повърхност за повишена чувствителност. Възможните приложения на тези ефекти за химични и биосензори са разгледани.

Лабораторна шумозаглушена камера за оценка на звукоизолацията на преградна стена

Описано е изграждането на малка шумозаглушена камера, поставена в учебна зала, за демонстриране на акустичните свойства на образци от строителни материали. Целта е да се оценява загубата на звукова енергия при преминаването ѝ през образци като разлика в звуковите налягания и да се дава нагледен пример на студентите от Университета по архитектура, строителство и геодезия за основните физични принципи на затихване на звуковото налягане при взаимодействието му с прегради. Ограниченията на камерата са обусловени от вътрешните ѝ размери и размерите на тестовия образец, поради което коректни измервания могат да бъдат провеждани за честоти над 1000 Hz. Експериментално са оценени загубите на преминаване през стените на камерата, както и през две утвърдени в практиката преградни конструкции. Експерименталните криви се съгласуват много добре с теоретичните, получени с програмния продукт INSUL. Използването на лабораторната шумозаглушена камера ще доведе до повишаване на вниманието към жизненоважните въпроси за „шумовото замърсяване” на околната среда и шумовия дискомфорт.

Микроскопичен анализ на мултифероичните свойства на М-дотирани (М = Co, Cr, Mg) ZnO тънки филми

Произходът на мултифероизма в ZnO е все още нерешен въпрос за физиката на твърдото тяло. Ние предлагаме микроскопичен модел с цел изясняване на наблюдавания мултифероизъм в тези вещества. Чрез метода на функциите на Грийн е изследвано влиянието на йонното дотиране и размерните ефекти върху намагнитеността и поляризацията в тънки филми на ZnO. Пресмятанията за магнитните Co- и Cr- йони се базира на s-d модела, напречния изинг модел в представяне на псевдоспиновите оператори и биквадратична магнетоелектрична връзка. В случая на немагнитни Mg-йони моделът отчита и Кулоновото взаимодействие и индиректното сдвояване между псевдоспиновете и проводящите електрони. Показано е че намагнитеността има максимум при определена концентрация на примесните йони и нараства при намаляване на дебелината на филма N. Поляризацията нараства с нарастване на концентрацията на примесите и намалява с N. Резултатите са в добро съвпадение с експерименталните резултати.

Повърхностен фото-заряден ефект: приложения за флуиди

Разгледани са методите за изследване на флуиди, основаващи се на повърхностния фото-заряден ефект (ПФЗЕ) за някои практични приложения като идентификация на течност, контрол на октановото число, измерване на нивото на течност, качествен контрол на мляко и вода и др. Описани са експерименталните схеми и резултати, както и основните предимства и възможности на датчици на основата на ПФЗЕ за контрол на място и/или в реално време. Изследването отговаря на приоритета при съвременните научни изследвания – подобряване на качеството на живот.

Инверсия на времето в класическата механика на материална точка

На базата на факта, че времето в класическата физика се проявява единствено чрез движението на телата, теоретично е разгледан въпросът за обръщане хода на времето (от бъдещето към миналото) в кинематиката на материална точка. Дефиниран е методът за инверсия на времето и отражението му върху кинематичните величини и закони, описващи движението. Разгледани са три основни вида движения в кинематиката спрямо обръщане хода на времето: а) напълно обратими движения – това са всички равномерни движения. Те могат да протичат по един и същи начин в права и обратна посока на хода на времето и показват, че времето тече, но не могат да определят неговата посока; б) полуобратими движения – това са всички движения, при които ускорението е четна функция при инверсия на времето. Те изменят само временно характера си в права и обратна посока на хода на времето за определен период. След това полуобратимите движения протичат идентично. Те също показват, че времето тече, но не определят неговата посока. в) напълно необратими движения – това са движения, при които тангенциалното ускорение е нечетна функция спрямо инверсия на времето. Те могат да протичат само в едната посока на хода на времето, в обратната посока те са невъзможни. Необратимите движения могат да се използват за определяне посоката на времето. Разгледани са причините за тези три вида движения и са получени съответните закони за движението, скоростта и ускорението в права и обратна посока на хода на времето. Показана е връзката им с някои основни величини и закони в класическата физика.

Феримагнитни наночастици за самосъгласувана магнитна хипертермия

На базата на модела на Хайзенберг, с включена в него еднойонна анизотропия и използване на метода на функциите на Грин ние изследваме размерните и примесните ефекти върху температурата на Кюри (ТС), намагнитването на насищане (МS) и коерцитивността (НС) за сферични наночастици със структурна формула Me1-xZnxFe2O4, където Ме = Ni, Cu, Co, Mn. Показано е, че за x = 0,4 – 0,5 и d = 10 – 20 nm тези наночастици имат температура на фазовия преход ТС = 315 К, което ги прави подходящи за самоконтролирана магнитна хипертермия.

Изследване на аерогелове – нов клас от наноматериали

Аерогеловете са силно порьозни нови наноструктурирани материали с отлични топлоизолационни свойства и много настоящи и бъдещи приложения, включително в строителството. Порите са свързани помежду си, което позволява модификация на материала. Възможността за абсорбиране на над 200 пъти собственото тегло и изключително разгърнатата структура отварят пътя за приложения при например нефтени разливи и пречистване на водата. Ние изследвахме свойствата на леснодостъпните силикатни аерогелове. Атомносиловата микроскопия разкрива големи площи със субмикронна грапавост на повърхността, което позволява надеждни измервания на механичните свойства на материала. Средната твърдост е 2,2 MPa, а модулът на Юнг е 11 MPa – стойности, характерни за еластични силикатни аерогелове с ниска плътност. Електрохимичната импедансна спектроскопия, измерена в атмосферен въздух, показва типично капацитивно поведение като аерогелът най-добре се моделира от серийно свързано съпротивление от 37 kΩ и кондензатор от 170 рF. Проводимостта се обяснява с протонна миграция и силно зависи от влажността на въздуха.

Вибрационна спектроскопия на оптични вълноводи получени с протонен обмен в LiNbO3 и LiTaO3

Оптичните вълноводи са ключов елемент в съвременните комуникационни системи и в редица датчици като жироскопи, термодатчици, устройства за разпознаване на молекули във флуиди и установяване на замърсявания, за интерферометричен контрол на вибрации и отмествания при мостове и сгради и т.н. Една от технологиите за получаване на оптични вълноводи в LiNbO3 и LiTaO3 е протонният обмен. Тъй като той е свързан с образуване на хидроксилни групи, инфрачервената и Рамановата спектроскопия са мощни средства за охарактеризиране на получените с протонен обмен вълноводни слоеве. Представеното изследване показва как с помощта на вибрационните спектри може да се направи анализ на фазовия състав на вълноводите и да се даде оценка на тяхното качество и свойства.