zinet home
home home
home ИНТЕЛЛЕКТ-ПОРТАЛ
home Стартовал прием материалов в сборник XХХIX-й научной конференции. Требования к публикациям - в разделе "Объявления".

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

РЕСУРСЫ ПОРТАЛА:

Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 28 мая 2016 г.)


Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)


Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)


Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24-27 ноября 2015 г.)


Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13-17 октября 2015 г.)


Тридцать третья научно-практическая конференция
(20-27 мая 2015 г.)


Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2-7 апреля 2015 г.)


Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)


Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)


Двадцать девятая международная научно-практическая конференция
(19-25 ноября 2014 г.)


Двадцать восьмая международная научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)


Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)


Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)


Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)


Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)


Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабя 2013 г.)


Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноябя 2013 г.)


Первая международная научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцать первая научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)


Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февряля - 3 марта 2013 г.)


Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)


Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)


Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)


Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01 - 07 марта 2012 г.)


Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)


Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)


Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)


Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля - 04 мая 2011 г.)


Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)


Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)


Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)


Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)


Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)


Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)


Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)


Третья научно-практическая конференция
(20-27 декабря 2008 г.)


Вторая научно-практическая конференция
(1-7 ноября 2008 г.)


Первая научно-практическая конференция
(10-15 мая 2008 г.)



НАШИ ПАРТНЕРЫ:

Студия веб-дизайна www.zinet.info



Студия ландшафтного дизайна Флора-МК


Уникальное предложение!



Сайт-визитка - теперь
всего за 200 грн!

подробнее>>>



ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ГЕНЕРИРУЕМОЙ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ (ЭДС) ТОНКИМИ ВОДНЫМИ СЛОЯМИ

 

Григоренко В.Ю.

Украина, г. Кременчук,

Кременчугский национальный

университет имени Михаила Остроградского

 

Приведены результаты экспериментальных исследований и математического планирования влияния площади и толщины водосодержащего слоя, расположенного между двумя электродами из проводящего материала, на величину электродвижущей силы (ЭДС). Получен полином, связывающий величину генерируемой ЭДС с толщиной и площадью водосодержащего слоя, проверена его адекватность с помощью критерия Фишера.

 

Как известно [1-3], тонкий слой воды или водосодержащей жидкости (толщиной 1 мм и меньше), при некоторых условиях, может стать генератором электродвижущей силы (ЭДС). Для этого необходимо расположить тонкий водосодержащий слой между двумя нерастворимыми в воде слоями из проводящего материала (электродами), которые имеют на поверхностях, контактирующих с водой, неоднородные включения или микро- и наноразмерные структурные неоднородности в виде выступов или впадин. В этом случае, между проводящими слоями может возникнуть разность потенциалов. Это связывают со структуризацией водной среды в неоднородном электрическом поле вблизи поверхностей со структурными неоднородностями, которые контактируют с частицами водной среды [1].

С учетом выше сказанного, целью работы было исследование, с использованием математического планирования, воздействия толщины и площади водосодержащего слоя на величину генерируемой ЭДС, и получение математической модели, связывающей указанные физические величины.

Для проведения экспериментальных исследований использовались электроды квадратной формы, изготовленные из стеклотекстолитовых печатных плат, с рабочей контактной поверхностью из меди. В качестве водосодержащего слоя использовалась водопроводная вода комнатной температуры (≈ 20 – 210С). В качестве нагрузки для электродов, с расположенным между ними водным слоем, служило постоянное сопротивление величиной 1,52 кОм.

Измерения проводились в течении 40 минут с помощью универсальных цифровых измерительных приборов DT9208А (с погрешностями измерений: по напряжению ±0,5%, по току ±1% и входным сопротивлением постоянному напряжению около 10 МОм). Источником являлась именно водоэлектрическая мембрана, а результаты экспериментов усреднялись по шести измерениям с трехкратным повторением (m = 3).

Перед началом цикла измерений проведено математическое планирование эксперимента, которое определяет условия оптимального проведения исследований, в том числе, даже при неполном понимании физической сущности явления.

Действующими факторами zi выбрана площадь электродов (S, см2) с границами изменений 4-16 см2 и расстояние между электродами, т.е. толщина водного слоя (h, мм) с границами изменений 0,2-0,5 мм. Для упрощения расчетов введены кодированные (нормированные) переменные xi по формуле:

,                                                             (1)

где zi – действующий фактор; Δzi – интервал варьирования факторов zi;

z0i =(zi max+ zi min) средний (нулевой) уровень факторов zi; zi max, zi minверхняя и нижняя границы изменений факторов zi.

Для построения поверхности отклика величины ЭДС проводились эксперименты с параметрами площади электродов и межэлектродного расстояния, задаваемыми в соответствии с табл. 1. В качестве контрольного эксперимента измерялась величина напряжения при площади электродов S = 10 см2 и толщине водного слоя 0,35 мм.

Кодированные переменные: ; .

 

Таблица 1Основные характеристики плана эксперимента

Характеристика

S, см2

x1

h, мм

x2

Основной уровень, z0i

Интервал варьирования, Δzi

Верхний уровень, zi max

Нижний уровень, zi min

10

6

16

4

0

+1

–1

0,35

0,15

0,5

0,2

0

+1

–1

 

В результате проведеных экспериментальных исследований, получено пять зависимостей, которые можна разделить на группы, в соответствии с площадями использованых электродов. При использовании электродов с площадью S = 16 см2 большую усредненную величину напряжения получено при межэлектродном расстоянии 0,5 мм. Она больше, чем при межэлектродном расстоянии 0,2 мм на 29,5 %. В случае измерений на электродах с площадью S = 4 см2 большую усредненную величину напряжения также получено при межэлектродном расстоянии 0,5 мм. Она превышает величину напряжения, полученую при межэлектродном расстоянии 0,2 мм на 62,4 %. Полученые экспериментальные значения можна представить в виде поверхности отклика и построить её.

 

Рисунок 1Поверхность отклика, построеная по результатам экспериментов

 

Полученные экспериментальные данные могут быть представлены в виде поверхности отклика, и обработаны линейным полиномом вида:

   .                                           (2)

Определим коэффициенты линейного полинома по формуле (3) и занесем полученные результаты экспериментов и расчетов в табл. 2:

                                               ,                                                        (3)

где c и γ – соответственно номер и коэффициенты двухфакторного эксперимента.

;

;

;

.

В результате получим линейный полином вида:

.

Придав этому полиному натуральных значений факторов S и h, получим:

.

 

Таблица 2Результаты экспериментов и расчетов

Номер эксперимента

x1i

х2i

y

yiT

yiTy

1

2

3

4

5

6

7

8

9

4

16

4

16

10

10

10

4

16

0,2

0,2

0,5

0,5

0,35

0,5

0,2

0,35

0,35

0,05

1,033

0,133

1,466

1,19

0,1

0,465

0,35

0,5

-0,116

1,198

0,316

1,369

0,67

0,799

0,541

0,1

1,24

-0,066

0,165

0,183

-0,097

-0,52

0,699

0,076

-0,25

0,74

0,0043

0,027

0,033

0,0094

0,27

0,488

0,0057

0,0625

0,547

0,0043

0,027

0,033

0,0094

0,27

0,488

0,0057

0,0625

0,547

 

1,446

0,482

 

Однако, в контрольном эксперименте в точке х1 = 0, х2 = 0 (табл. 2, эксперимент 5) получено значение напряжения yiэ = 1,19 В, которое отлично от значения расчетного напряжения (yiТ = 0,67 В), определенного с помощью полученого полинома, на 177 %. Таким образом, зависимость не может быть описана линейным полиномом, и может быть представлена, при продолжении экспериментов, в виде полинома второй степени:

.                             (4)

;

;

;

;

;

.

Поскольку, коэффициент a2 несущественный, то получим полином вида:

.

Придав этому полиному натуральные значения факторов S и h, при подстановке результатов экспериментов, приведеных в табл.2, получим полином второй степени:

.

Экспериментальный критерий Фишера рассчитываем по формуле:

,                                           (5)

где Da – дисперсия адекватности; Dср – средняя дисперсия всего эксперимента.

В свою очередь Da и Dср рассчитываются по формулам:

;                                     (6)

,                            (7)

где yiT теоретическое значение функции для каждого измерения; yiээкспериментальное значение функции из m серии измерений (m = 3); n количество экспериментов в одной серии (n 9); d – число коэффициентов уравнения теоретической регресии.

В соответствии с табличными данными, теоретическое значение критерия Фишера при степенях свободы: q1 = 9-1=8 и q2 = 9 составляет KФТ = 3,45. Поскольку, , то модель адекватная, и полученная математическая зависимость с доверительной вероятностью 95% описывает изучаемый процесс.

Таким образом, на основе составленого математического плана эксперимента, проведены экспериментальные исследования с выбором действующих факторов и границ их изменений. Адекватность математической модели проверена с помощью критерия Фишера.

 

Список литературы

1.     Синицин Н.И., Ёлкин В.А. Явление генерации электрической энергии тонким водосодержащим слоем: Часть 1 // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. – М., 2006. - № 1-2. – С. 35-53.

2.     Синицин Н.И., Ёлкин В.А. Явление генерации электрической энергии тонким водосодержащим слоем: Часть 2 // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. – М., 2006. - № 5-6. – С. 34-56.

3.     Синицин Н.И., Ёлкин В.А. Явление генерации электрической энергии тонким водосодержащим слоем: Часть 3 // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. – М., 2007. - № 1. – С. 24-38.



Первая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(10-15 мая 2008 г.)


(отчет)
Вторая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(1-7 ноября 2008 г.)
(отчет)
Третья научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(20-27 декабря 2008 г.)
(отчет)
Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)
(отчет)
Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)
(отчет)
Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)
(отчет)
Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)
(отчет)
Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)
(отчет)
Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)
(отчет)
Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)
(отчет)
Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля 04 мая 2011 г.)
(отчет)
Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)
(отчет)
Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)
(отчет)
Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)
(отчет)
Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01-07 марта 2012 г.)
(отчет)
Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)
(отчет)
Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)
(отчет)
Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)
(отчет)
Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февраля - 3 марта 2013 г.)
(отчет)
Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)
(отчет)
Двадцать первая научно-практическая конференция
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Первая международная научно-практическая конференция
"Перспективные направления отечественной науки - ХХI век"
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноября 2013 г.)
(отчет)
Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабря 2013 г.)
(отчет)
Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)
(отчет)
Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)
(отчет)
Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)
(отчет)
Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)
(отчет)
Двадцать восьмая научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)
(отчет)
Двадцать девятая научно-практическая конференция"
(19-25 ноября 2014 г.)
(отчет)
Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)
(отчет)
Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)
(отчет)
Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2 - 7 апреля 2015 г.)
(отчет)
Тридцать третья научно-практическая конференция
(20 - 27 мая 2015 г.)
(отчет)
Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13 - 17 октября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24 - 27 ноября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)
(отчет)
Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)
(отчет)
Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 25 мая 2016 г.)
(отчет)

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

Copyright © Zinet.info. Разработка и поддержка сайта - Студия веб-дизайна Zinet.info