Nonlinear acoustic waves in channels with variable cross sections

The point symmetry group is studied for the generalized Webster-type equation describing non-linear acoustic waves in lossy channels with variable cross sections. It is shown that, for certain types of cross section profiles, the admitted symmetry group is extended and the invariant solutions corresponding to these profiles are obtained. Approximate analytic solutions to the generalized Webster equation are derived for channels with smoothly varying cross sections and arbitrary initial conditions.Comment: Revtex4, 10 pages, 2 figure. This is an enlarged contribution to Acoustical Physics, 2012, v.58, No.3, p.269-276 with modest stylistic corrections introduced mainly in the Introduction and References. Several typos were also correcte

Bottleneck crossover between classical and quantum superfluid turbulence

We consider superfluid turbulence near absolute zero of temperature generated by classical means, e.g., towed grid or rotation but not by counterflow. We argue that such turbulence consists of a polarized tangle of mutually interacting vortex filaments with quantized vorticity. For this system, we predict and describe a bottleneck accumulation of the energy spectrum at the classical-quantum crossover scale l. Demanding the same energy flux through scales, the value of the energy at the crossover scale should exceed the Kolmogorov-41 (K41) spectrum by a large factor ln10/3(l/a0) (l is the mean intervortex distance and a0 is the vortex core radius) for the classical and quantum spectra to be matched in value. One of the important consequences of the bottleneck is that it causes the mean vortex line density to be considerably higher than that based on K41 alone, and this should be taken into account in (re)interpretation of new (and old) experiments as well as in further theoretical studies

Determination of the electric field strength of high-voltage substations

The electric field strength is one of the main factors influencing sensitive microprocessor equipment and personnel on power stations and substations, power lines. Determining its level is an important applied task for ensuring the safe operation of electrical installations. The aim is to develop calculation relationships for determining the electric field strength created by the busbar of high-voltage substations in the working areas of personnel. The solution of the problem was based on the use of the method of equivalent charges to determine the strength of the electric field created by the complex busbar of high-voltage substations. Methodology. The development was based on solving the problem of the potential of the electric field of a point charge located in a dielectric half-space for a cylindrical coordinate system. By representing the electrode in the form of a set of point charges and subsequent integration, an expression for calculating the potential is obtained, created by a busbar of arbitrary orientation of finite length in an analytical form. Using the principle of superposition of fields and the definition of the derivative, expressions were obtained for calculating the vertical component of the electric field strength at given heights. Results. Based on the obtained expressions, using Visual Basic, the simulation of the distribution of the electric field strength under a three-phase power line with a voltage of 150 kV was performed. Comparison with the known calculation results obtained on the basis of analytical expressions for infinitely long conductors showed that the obtained expressions have an error of no more than 7%. The scientific novelty lies in the fact that for the first time expressions were obtained for determining the electric field strength created by a system of electrodes of finite length, based on the analytical method for solving differential equations. Practical significance. The proposed technique is implemented as a test module of the LiGro specialized software package, which allows modeling complex busbar systems typical for power stations and substations and power lines. A test calculation was carried out for an operating substation of regional electric networks with a voltage class of 110 kV. By comparing the duration of the calculation of switchgears with a diagonal of about 500 m, it was found that the calculation time in the LiGro complex based on the analytical method is several tens of times less than the calculation based on the finite element method. In addition, a more powerful computer was used for the end element simulation.В електричних станціях та підстанціях, лініях електропередачі напруженість електричного поля є одним з головних факторів впливу на чутливе мікропроцесорне обладнання та персонал. Визначення її рівня є важливою прикладною задачею для забезпечення безпечної експлуатації електроустановок. Мета роботи – розробка розрахункових співвідношень для визначення напруженості електричного поля, що створюється ошиновкою високовольтних підстанцій в робочих зонах персоналу. Розв'язання задачі базувалося на використанні методу еквівалентних зарядів для визначення напруженості електричного поля, створюваного складною ошиновкою високовольтних підстанцій. Методика. В основу розробки покладено розв’язання задачі про потенціал електричного поля точкового заряду, розташованого в діелектричному наппівпросторі, для циліндричної системи координат. Шляхом представлення електроду у вигляді множини точкових зарядів та подальшого інтегрування отримано вираз для розрахунку потенціалу, що створений ошиновкою довільної орієнтації кінцевої довжини в аналітичному вигляді. Використовуючи принцип суперпозиції полів і визначення похідної, отримано вирази для розрахунку вертикальної складової напруженості електричного поля на заданих висотах. Результати. На основі отриманих виразів за допомогою Visual Basic виконано моделювання розподілу напруженості електричного поля під трифазною лінією електропередачі напругою 150 кВ. Порівняння з відомими результатами розрахунків, отриманими на основі аналітичних виразів для нескінченно довгих провідників, показало, що отримані вирази мають похибку не більше 7%. Наукова новизна полягає в тому, що вперше отримано вирази для визначення напруженості електричного поля, створюваного системою електродів скінченної довжини, на основі аналітичного методу розв’язування диференціальних рівнянь. Практична значимість. Запропонований спосіб реалізовано у вигляді тестового модулю спеціалізованого програмного комплексу LiGro, що дозволяє виконувати моделювання складних систем ошиновок, характерних для електричних станцій та підстанцій і ліній електропередачі. Виконано тестовий розрахунок для діючої підстанції регіональних електричних мереж класом напруги 110 кВ. Шляхом порівняння тривалості розрахунку розподільчих пристроїв з діагоналлю близько 500 м встановлено, що час розрахунку в комплексі LiGro на основі аналітичного методу в декілька десятків разів менший, ніж розрахунок на основі методу кінцевих елементів. Крім того, для моделювання методом кінцевих елементів використовувався комп’ютер з більш потужними характеристиками

Simulation of electromagnetic processes in the grounding system with a short circuit in the operating high-voltage substation

The aim of the work is a test of the developed mathematical model of electromagnetic processes of short circuit and approbation of the created software complex «LiGro» on its basis for the existing grounding system located in three-layer soil. Methodology. To improve the accuracy of calculating the normalized parameters of operating power stations and substations, the authors developed the «LiGro» software package based on the expressions obtained in for calculating the potential of the electric field of a non-equipotential grounding system (GS). To monitor the state and assess the efficiency of the GS of operating power facilities, the electromagnetic diagnostics is used. The topology of the GS was determined with the induction method by complex KNTR-1, the geoelectric structure of the soil was determined by the method of vertical electrical sounding using the Wenner installation, the interpretation of the sounding results was made by the «VEZ-4A» program. The calculation results show that for the selected substation, the model developed in the «LiGro» complex has a deviation δ2 from the experimental values Ut by an average of 8,2 %, and the model implemented in Grounding 1.0 (IEEE model) δ1 is 17,2 %. Originality. The results of the study confirm the adequacy of the developed GS model in the «LiGro» complex based on a three-layer soil model, with the experimental values of the touch voltage obtained by simulating a single-phase ground fault on a real GS in operation. The first time was made approbation of the «LiGro» software package when performing the EMD of the GS of an operating substation with a voltage class of 150 kV. Practical significance. The program software can be used by special measuring’s laboratory to determining electrical safety parameters: touch voltage, GS voltage, and GS resistance. Метою роботи є перевірка розробленої математичної моделі електромагнітних процесів короткого замикання та апробація створеного програмного комплексу «LiGro на її основі для існуючого заземлювального пристрою (ЗП), який розташовано в тришаровому ґрунті. Перевірка практичного застосування була виконана на діючий підстанції класом напруги 150 кВ з використанням вдосконаленої методики електромагнітної діагностики. Топологія ЗП була визначена індукційним методом за допомогою приладу KNTR-1, параметри ґрунту визначені чотириелектродною симетричною установкою за схемою Веннера методом вертикального електричного зондування, інтерпретація результатів зондування виконана спеціалізованою програмою VEZ-4A. Результати порівняння розрахунку показують, що для обраної підстанції модель розроблена в комплексі LiGro має відхилення від експериментальних значень в середньому на 8,2 %, а модель реалізована в Grounding 1.0 (IEEE model) – 17,2 %. Виконано розрахунок нормованих параметрів ЗП в режимі короткого замикання: напругу дотику, опір ЗП та напругу на ЗП. Встановлено, що вони не перевищують допустимого значення. Проаналізовано переваги розрахункового комплексу у порівнянні з аналогами. Отримані результати дозволяють виконати повномасштабне впровадження програмного комплексу в діагностику стану ЗП.&nbsp

Peculiarities of the process of psychological adaptation of foreign students of Ukrainian higher education institutions of medical profile, role of emotional intelligence in the socialization process

The dynamics of increasing rates of interstate educational migration of student youth exacerbates the problems of psychological adaptation and socialization of foreign students in the context of the recipient country’s society

Single 3dd transition metal atoms on multi-layer graphene systems: electronic configurations, bonding mechanisms and role of the substrate

The electronic configurations of Fe, Co, Ni, and Cu adatoms on graphene and graphite have been studied by x-ray magnetic circular dichroism and charge transfer multiplet theory. A delicate interplay between long-range interactions and local chemical bonding is found to influence the adatom equilibrium distance and magnetic moment. The results for Fe and Co are consistent with purely physisorbed species having, however, different 3$d$-shell occupancies on graphene and graphite ($d^{n+1}$ and $d^n$, respectively). On the other hand, for the late 3$d$ metals Ni and Cu a trend towards chemisorption is found, which strongly quenches the magnetic moment on both substrates.Comment: 7 pages, 4 figure

Effect of Al2O3 and CaF2 additives on the viscosity of conventional cryolite melts

The viscosity of cryolite melts of conventional composition NaF–AlF3–CaF2–Al2O3 was studied by rotational viscometry using the FRS 1600 high-temperature rheometer. The cryolite ratio of the NaF–AlF3 melt was 2.1, 2.3, and 2.5; the Al2O3 content varied from 2 to 6.6, and CaF2 – from 0 to 8 wt%. The measurements were carried out in the temperature range from liquidus to 1200 °C. The conditions for the laminar flow of the investigated melts were determined, based on the measurements of the cryolite melts viscosity as a function of the shear rate at a constant temperature. A shear rate of 12 ± 1 s–1 was chosen for studying the viscosity temperature dependence for all samples. The viscosity temperature dependence of cryolite melts is described by a linear equation. The temperature coefficient b in this equation has negative values and varies in the range of (–0.01)–(–0.06) mPa·s/deg. It was found that the viscosity of cryolite melts of conventional composition in the range of operating temperatures of aluminum electrolysis (950–970 °C) varies from 2.5 to 3.7 mPa·s (depending on the composition and temperature). The viscosity of cryolite-alumina melts increases with the rise of alumina content: 1 wt% Al2O3 increases the viscosity, on average, by 1%. However, the influence of CaF2 is more significant: the addition of 1 wt% CaF2 leads to an increase in viscosity by 3%. A decrease in the CR of the melt by 0.1 (in the range of 2.1–2.5) leads to a decrease in the viscosity of cryolite melts by 2.3%. A viscosity regression equation for the cryolite melts of conventional composition as a function of several independent parameters (temperature, CR, CaF2 and Al2O3 content) is obtained by the multivariable approximation of experimental data. The equation satisfactorily (within 1.5%) describes the viscosity of conventional industrial electrolytes and can be used for estimation of their viscosity

Kl3γ+K^+_{l3\gamma} decays revisited: branching ratios and T-odd momenta correlations

We calculate the branching ratios of the $K^+ \to \pi^0 l^+ \nu_l\gamma (l = e, \mu)$ decays, and the T-odd triple momenta correlations $\xi=\vec{q}\cdot[\vec{p}_l \times \vec{p}_\pi]/M^3_K$, due to the electromagnetic final state interaction, in these processes. The contributions on the order of $\omega^{-1}$ and $\omega^0$ to the corresponding amplitudes are treated exactly. For the branching ratios, the corrections on the order of $\omega$ are estimated and demonstrated to be small. We compare the results with those of other authors. In some cases our results differ considerably from the previous ones.Comment: 13 pages, 11 figures; references adde

ВИЗНАЧЕННЯ НАПРЯМКУ РЕКОНСТРУКЦІЇ ЗАЗЕМЛЮВАЛЬНОГО ПРИСТРОЮ

Purpose. In paper the most efficient and economical way for bringing the grounding system of power facilities into compliance with requirements of normative parameters was determined. Methodology. The determination was based on the comparison of the calculated values of touch voltage and length of additional electrodes for reconstruction of grounding system by two ways. To calculate the software based on the method of point current source which located in the three-layer soil, method guidance potential, Gauss method and the method of ordinary least squares was used. Results. For three possible cases amount of material and labor costs for the reconstruction and modernization of the grounding system while maintaining the equipotent grounding system and allowable touch voltage was defined. Originality. For the first time the effectiveness the reconstruction of grounding system for requirements of touch voltage, not to her of resistance, both in terms of electrical safety and in terms of material and labor costs proved. Practical value. The implementation of results saves a national scale funds for modernization and reconstruction of existing grounding systems of power facilities.На основі розрахункових експериментів проаналізовано можливі випадки невідповідності заземлювальних пристроїв нормативним вимогам та способи їх реконструкції за вимогами до напруги дотику та опору. Визначено ефективність вказаних напрямків реконструкції як з точки зору електробезпеки, так і матеріально-трудових витрат