Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of an electromagnetic energy harvester using the 3D finite element method

Kulik M.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Opolska

|

2018

|

z. 76

63--64

EN

The paper presents the analysis of a vibration electromagnetic energy harvester using the 3D finite element method. The computations were carried out for the system consisting of coreless coil, four movable permanent magnets which induce voltage and the two stationary ones for providing additional force. The magnetic flux linkage, derived from 2D and 3D finite element models, was compared showing the need to use a 3D model in designing.

2

Vegetation Changes and Rare Plant Species in Grasslands in the Middle Wieprz Valley (PLH060005)

Warda M., Stamirowska-Krzaczek E., Kulik M., Tatarczak M., Bochniak A.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2018

|

Tom 20, cz. 1

481--494

EN

The studies were conducted in the years 2005 and 2017 using the Braun-Blanquet method. The objective of studies was to investigate the condition of the grassland vegetation, including the presence of rare and endangered plant species in the Middle Wieprz Valley (PLH060005). The investigation in this area concerned the vegetation of rush meadows, wet and fresh meadows, and the presence of characteristic rare and endangered species in the communities under study. A Natura 2000 area (PLH060005) comprises a mosaic of land and water habitats and such a pattern of natural environment conditions favours the occurrence of varied plant associations. However, the extensive utilization of meadows or the lack of it pose a serious threat in the Middle Wieprz Valley to plant communities. The previously investigated rush communities as well as wet and fresh meadow communities are currently monitored to evaluate changes in vegetation of the studied grasslands. Principal Component Analysis was used to examine the changes in the percentage share of various characteristic species in three different types of communities between 2005 and 2017. The results of the currently conducted phytosociological survey indicate that the smallest changes in the floristic composition of the sward occur in the rush and wet meadow communities although fluctuations of the number of some plant species can be observed there. The more important changes in the species composition of meadow sward were confirmed in the following associations of the Molinio-Arrhenatheretea class: Ass. Lolio-Cynosuretum R.Tx. 1937, Ass. Cirsietum rivularis NOWIŃSKI 1927 and lower changes in the assotiation of the Arrhenatheretum elatioris BR.-BL. ex SCHERR. 1925. Analyzing the differences in the species composition of the sward that occurred in the studied communities between 2005 and 2017, it can be concluded that the biggest changes concern the Lolio-Cynosuretum association. A considerably greater presence of species characteristic of the Molinio-Arrhenatheretea class was found in the sward of this association in 2017 in comparison with the state of the vegetation cover in 2005. A similar trend, but with less distinct changes, can be observed in the Cirsietum rivularis association where an increasing proportion of characteristic species of the Molinio-Arrhenatheretea class was confirmed. In the period under study, no significant changes in the vegetation cover of the Arrhenatheretum elatoris association were found, as evidenced by the distribution of points corresponding to the particular sites of this community, covering similar areas in both years compared. However, sward condition of this plant association was not good enough in the previous study period. Among species from studied grassland communities in the Middle Wieprz Valley, the following species were very rarely occurring: Dactylorhiza incarnata (L.) SOÓ, Dactylorhiza majalis s.l. (Rchb.) P.F. Hunt et Summerh., Dianthus superbus L. ssp. superbus, Orchis militaris L., Lathyrus palustris L., Tragopogon pratensis L. ssp. orientalis (L.) Čelak, Cirsium rivulare (Jacq.) All. and Cynosurus cristatus L. The lack of utilization of the sward for pasturage has probably contributed to the considerably decreased numbers of the characteristic species Cynosurus cristatus. In the study area, this species can be regarded as very rare, even vulnerable, if the community for this association is not placed under active protection.

PL

Badania przeprowadzono w latach 2005 i 2017 metodą Braun-Blanqueta w Dolinie Środkowego Wieprza (PLH060005). Przedmiot fitosocjologicznych badań na tym obszarze stanowiła szata roślinna łąk szuwarowych, wilgotnych i świeżych oraz obecność w badanych zbiorowiskach – gatunków charakterystycznych, rzadkich i zagrożonych. Obecnie prowadzi się monitoring poprzednio badanych zbiorowisk szuwarowych oraz zbiorowisk łąk wilgotnych i świeżych w celu oceny zmian w szacie roślinnej badanych użytków zielonych. Obszar Natura 2000 (PLH060005) stanowi mozaikę środowisk lądowych i wodnych, a taki układ warunków środowiska sprzyja występowaniu różnorodnych zespołów roślinnych. Jednakże, ekstensywne użytkowanie łąk lub jego brak stanowią w Dolinie Środkowego Wieprza poważne zagrożenie dla zbiorowisk roślinnych. Do zbadania zmian w udziale różnych gatunków charakterystycznych w 3 różnych typach zbiorowisk między latami 2005 i 2017 wykonano również wielowymiarową analizę składowych głównych PCA. Wyniki obecnie prowadzonych badań fitosocjologicznych wskazują, że najmniejsze zmiany w składzie florystycznym runi obserwuje się w zbiorowiskach szuwarowych i łąk wilgotnych, chociaż dostrzega się tam wahania liczebności niektórych gatunków roślin. Bardziej znaczące zmiany w składzie gatunkowym runi łąkowej potwierdzono w następujących zespołach roślinnych klasy Molinio-Arrhenatheretea: Lolio-Cynosuretum R.Tx. 1937, Cirsietum rivularis NOWIŃSKI 1927 i mniejsze zmiany w zespole Arrhenatheretum elatioris BR.-BL. ex SCHERR. 1925. Analizując różnice w składzie gatunkowym runi, które zaistniały w badanych zbiorowiskach w okresie między 2005 i 2017 rokiem można stwierdzić, że największe zmiany dotyczą zespołu Lolio-Cynosuretum. W runi tego zespołu stwierdzono w 2017 roku znacznie większą obecność gatunków charakterystycznych dla klasy Molinio-Arrhenatheretea niż w 2005 roku. Podobną tendencję, ale mniej wyraźne zmiany dotyczą zespołu Cirsietum rivularis. W badanych latach nie zaobserwowano znaczących zmian w szacie roślinnej zespołu Arrhenatheretum elatoris, o czym świadczy rozmieszczenie punktów odpowiadających poszczególnym stanowiskom występowania tego zbiorowiska, które zajmują podobne obszary w obu porównywanych latach. Wśród roślin kształtujących zbiorowiska użytków zielonych w Dolinie Środkowego Wieprza bardzo rzadko występowały następujące gatunki: Dactylorhiza incarnata (L.) SOÓ, Dactylorhiza majalis s.l. (Rchb.) P.F. Hunt et Summerh., Dianthus superbus L. ssp. superbus, Orchis militaris L., Lathyrus palustris L., Tragopogon pratensis L. ssp. orientalis (L.) Čelak, Cirsium rivulare (Jacq.) All. i Cynosurus cristatus L. Brak pastwiskowego użytkowania runi przyczynił się prawdopodobnie do znacznego spadku liczebności gatunku charakterystycznego – Cynosurus cristatus L. W badanym rejonie gatunek ten można uznać jako bardzo rzadki, a nawet narażony na wyginięcie, jeśli zbiorowisko tego zespołu nie zostanie objęte czynną ochroną.

3

Changes of the Phragmitetea Class Vegetation in the Bystra Valley, Eastern Poland

Kulik M., Bochniak A., Baryła R., Warda M., Wyłupek T.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2018

|

Tom 20, cz. 2

1049-1065

EN

The aim of the study was to analyse the vegetation changes of the Phragmitetea class in the valley of the Bystra river in Eastern Poland after a period of 41 years, identify the direction of plant communities succession, and to analysis of changes based on the average values of Ellenberg’s indicators calculated for particular reed communities. The studies were conducted in the years 1973 and 2014 in the valley of the Bystra river, on grasslands of an area of approx. 30 ha belonging to farmers from the following localities: Nałęczów (2.5 ha), Łąki (2.7 ha), Wąwolnica (4.9 ha), Mareczki (3.0 ha), Rogalów (2.3 ha), Zawada (1.6 ha), Bartłomiejowice (3.3 ha), Chmielnik (0.9 ha), Góra (1.1 ha), Szczuczki (1.4 ha), Łubki (2.4 ha) and Nowy Gaj (3.6). The Bystra river (Eastern Poland) starts in Czesławice and flows from the east to the west, emptying into the Vistula at Bochotnica. It is fed by several streams, the largest of which is the Czerka river. The mouths of these streams and the numerous springs form pools of stagnant water where rush communities of the Phragmitetea class occur. 44 phytosociological relevés were performed in 1973 and 41 in 2014 according to the Braun-Blanquet (1964) method. The floristic diversity after a period of 41 years was identified based on the phytosociological structure and mean number of species in the particular relevés of the phytocoenoses under study. Changes of the climatic (L – light, T – temperature, K – continentality) and edaphic (F – moisture, R – reaction, N – nitrogen content) conditions were assessed using ecological indicator values by Ellenberg et al. (1992). The Caricetum gracilis association (57% of the patches) was the dominant plant community from the Phragmitetea class in the valley of the Bystra river in 1973 and 2014. The other communities included Phragmitetum australis, Glycerietum maximae and Phalaridetum arundinaceae. The plant communities from the Phragmitetea class are characterised by a high resistance to anthropogenic pressure because most of the patches of the analysed associations in the Bystra valley survived in unchanged form for 41 years. Most changes in the vegetation cover of the rush communities resulted from the abandonment, which first leads to reduced floristic diversity manifested in the dominance of characteristic species and disappearance of low plants. In the second stage, secondary succession can occur, manifested in a greater abundance of shrubs and trees, which was observed after 41 years in the Bystra valley in the form of communities of the Alnion glutinosae alliance. Other changes in the plant communities occurred as a result of changes in habitat conditions (lower values of Ellenberg’s indices) and systematic utilisation, which led to the more frequent occurrence of species from the Molinio-Arrhenatheretea class.

PL

Celem badań była ocena zmian roślinności z klasy Phragmitetea w dolinie rzeki Bystrej we wschodniej Polsce po 41 latach, kierunków sukcesji w zbiorowiskach roślinnych oraz analiza zmian na podstawie średnich wartości liczb Ellenberga obliczonych dla poszczególnych zbiorowisk szuwarowych. Badania zostały przeprowadzone w latach 1973 i 2014 w dolinie rzeki Bystrej, na trwałych użytkach zielonych o powierzchni około 30 ha, należących do rolników z następujących miejscowości: Nałęczów (2,5 ha), Łąki (2,7 ha), Wąwolnica (4,9 ha), Mareczki (3,0 ha), Rogalów (2,3 ha), Zawada (1,6 ha), Bartłomiejowice (3,3 ha), Chmielnik (0,9 ha), Góra (1,1 ha), Szczuczki (1,4 ha), Łubki (2,4 ha) i Nowy Gaj (3,6). Rzeka Bystra wypływa w Czesławicach i płynie z kierunku wschodniego na zachód, wpadając do Wisły w Bochotnicy. Zasilana jest kilkoma strumieniami, z których największy to rzeka Czerka. Ujścia tych cieków oraz liczne źródliska tworzą rozlewiska, w których występują zbiorowiska szuwarowe z klasy Phragmitetea. Metodą Braun-Blanqueta (1964) wykonano 44 zdjęcia fitosocjologiczne w 1973 roku i 41 – w 2014. Zmienność florystyczną w okresie 41 lat określono na podstawie struktury fitosocjologicznej i średniej liczby gatunków występujących w poszczególnych zdjęciach badanej fitocenozy. Zmiany warunków klimatycznych (L – światło, T – temperatura, K – kontynentalizm) i edaficznych (F – wilgotność, R – kwasowość, N – zawartość azotu) oceniono posługując się ekologicznymi liczbami wskaźnikowymi Ellenberga i in. (1992). Dominującym zbiorowiskiem roślinnym z klasy Phragmitetea w dolinie rzeki Bystrej w latach 1973 i 2014 był zespół Caricetum gracilis (57% płatów). Do pozostałych zbiorowisk należały Phragmitetum australis, Glycerietum maximae i Phalaridetum arundinaceae. Zbiorowiska roślinne z klasy Phragmitetea charakteryzują się dużą odpornością na antropopresję, ponieważ większość płatów analizowanych zespołów w dolinie Bystrej przetrwało w niezmienionej formie przez 41 lat. Większość zmian szaty roślinnej zbiorowisk szuwarowych spowodowana była zaniechaniem użytkowania, które w pierwszej kolejności prowadzi do zmniejszenia różnorodności florystycznej, przejawiającej się dominacją gatunku charakterystycznego i ustępowaniem niskich roślin. W kolejnym etapie może nastąpić sukcesja wtórna, której wyrazem jest większy udział krzewów i drzew, co zaobserwowano po 41 latach w dolinie Bystrej w postaci zbiorowisk związku Alnion glutinosae. Pozostałe przekształcenia zbiorowisk roślinnych nastąpiły w wyniku zmian warunków siedliskowych (zmniejszenie wartości wskaźników Ellenberga) oraz systematycznego użytkowania, co wpłynęło na częstsze występowanie gatunków z klasy Molinio-Arrhenatheretea.

4

Zastosowanie metody interior point w optymalizacji dodatkowych cewek elektromagnetycznego układu pozyskiwania energii z drgań

Kulik M., Baron B., Jagieła M.

Poznan University of Technology Academic Journals. Electrical Engineering

|

2018

|

No. 93

89--98

PL

W artykule przedstawiono zastosowanie algorytmu interior point, na przykładzie optymalizacji elektromagnetycznego układu do pozyskiwania energii z drgań mechanicznych. Układ ten składa się z płaskiej sprężyny, na której zamocowano dwa jarzma z magnesami trwałymi. Pomiędzy jarzmami umieszczono cewkę, w której pod wpływem drgań, a co za tym idzie przemieszczeń sprężyny, indukuje się siła elektromotoryczna. Na podstawie obliczeń polowych stwierdzono, że zwiększenie indukowanego napięcia możliwe jest przez wykorzystanie strumienia po zewnętrznych stronach jarzm. W niniejszej pracy optymalizowano wymiary oraz rozmieszczenie dodatkowych cewek tak, aby uzyskać jak największą amplitudę tego napięcia.

EN

The paper presents application of the interior point algorithm, developed in the Institute of Drive Systems and Robotics, at the Opole University of Technology, to design optimization of the electromagnetic energy harvester. The system consists of a beam spring with the two attached yokes with permanent magnets. A coil is placed between the yokes, in which the electromotive force is induced due externally applied vibrations. On the basis of field calculations, it was found that it is possible to use the leakage flux existing on both exterior sides of the yokes. In this work the dimensions and placement of additional coils, to obtain the highest amplitude of the flux linkage derivative, are optimized providing significant rise of the induced voltage with respect to basic configuration.

5

Elektromagnetyczny nieliniowy przetwornik energii drgań mechanicznych ze sprężyną magnetyczną

Kulik M., Gabor R.

Poznan University of Technology Academic Journals. Electrical Engineering

|

2018

|

No. 95

175--185

PL

W artykule zaprezentowano nieliniowy rezonansowy elektromagnetyczny przetwornik energii drgań mechanicznych w energię elektryczną, składający się z trzech magnesów trwałych: dwóch nieruchomych, zamocowanych do obudowy oraz jednego ruchomego, znajdującego się w jej wnętrzu. Konstrukcja obwodu magnetycznego układu umożliwia otrzymanie zawieszenia magnetycznego ruchomego magnesu wzdłuż osi jego ruchu. W pozostałych osiach jest on stabilizowany mechanicznie. Z kolei, sprężystość magnetyczna wytworzona przez ten układ magnesów, umożliwia powstanie nieliniowego rezonansu elektromechanicznego. W niniejszym artykule, stosując obliczenia polowe, zaprojektowano prototyp przetwornika pracujący w paśmie częstotliwości miedzy 20 i 25 Hz. Obliczone charakterystyki częstotliwościowe układu wykazały zbieżność z pomiarami.

EN

In paper an electromagnetic energy harvester with two stationary permanent magnets fixed to casing and one movable PM inside is presented. The external force attached to the system causing displacements of the internal magnet, and thus the flux linkage changing in coil wounded on housing is received. In order to obtain the resonance frequency equal 25 Hz, the dimensions optimization was carried out. The results of measurements agree very well with the simulated frequency characteristics.

6

Comparison between time- and frequency methods for determination of response characteristics of a nonlinear vibration energy harvester

Kulik M.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Opolska

|

2017

|

z. 75

45--46

EN

The paper presents the frequency characteristics of a nonlinear vibration energy harvester determined via the time- and frequency-domain analysis methods. The results of computations using the models compare better for systems with nonlinearity being compensated by the spring force. For highly nonlinear systems the results predicted by the frequency method are too inaccurate.

7

Vegetation and Birds Species Changes in Meadow Habitats in Polesie National Park, Eastern Poland

Kulik M., Baryła R., Urban D., Grzywaczewski G., Bochniak A., Różycki A., Tokarz E.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2017

|

Tom 19

211--229

EN

The aim of the study was to estimate the vegetation and bird species and compare it with the data collected 17 years ago, analyse the changes in plant communities and bird species depending on grassland management and habitat as well as analyse the climate and habitat changes based on Ellenberg’s indicators. Studies were carried out in 1996 and 2013 on Zienki Meadows in Polesie National Park, Eastern Poland. The meadow complex discussed (51˚27-29’ N; 23˚6-9’ E), covering approx. 650 ha, has natural borders: in the north, it adjoins a natural mineral soil elevation, the so-called Włodawa Ridge; a forest complex in the west; a peat bog with Lake Moszne in the south; and a watershed on mineral soils in the east. The plant communities were classified using the Braun-Blanquet method. Investigations concerning birds were conducted in the breeding period from mid-April to mid-July in the same periods as the vegetation cover. The study area is characterized by the great diversity of habitats and plant communities. The most stable were tall oat-grass meadows, which are one of the habitat types protected within the framework of the Nature 2000 network (6510). That fresh meadows were characterized by the greatest floristic diversity, but Ellenberg’s indicators showed a significant reduction of soil acidity and trophism of that habitat during 17 years. These changes could have been caused by extensification of meadow use (reduction or lack of mineral fertilisation). The biggest changes in Alopecurus and Poa pratensis-Festuca rubra meadows were observed. Most of them were transformed into meadows with the predominance of Deschampsia caespitosa. The appearance of large areas of such humid meadows was probably one of the reasons for the withdrawal of two endangered bird species in Europe: the black-tailed godwit Limosa limosa and the common redshank Tringa tetanus. The most significant factors differentiating the data set were soil humidity and trophism. On the other hand, a mosaic character of different habitats, diversity of plant communities and extensive utilisation ensured the stable number of bird species in both study periods. The active protection of wet habitats conducted by the Polesie National Park in recent years led even to the appearance of the greater spotted eagle Clanga clanga, a species that is vulnerable to extinction in Europe. Moreover, isolated low shrubs that appeared in these meadows and shrubs growing along drainage ditches became a favourable habitat for the common grasshopper warbler Locustella naevia which had not occurred in this area before.

PL

Celem badań była ocena szaty roślinnej i gatunków ptaków oraz porównanie wyników z danymi zebranymi 17 lat wcześniej, analiza zmian zbiorowisk roślinnych i gatunków ptaków w zależności od siedliska i gospodarki na użytkach zielonych, a także analiza zmian klimatycznych i siedliskowych na podstawie obliczonych ekologicznych liczb wskaźnikowych Ellenberga. Badania zostały przeprowadzone w latach 1996 i 2013 na Łąkach Zienkowskich w Poleskim Parku Narodowym, we wschodniej Polsce. Analizowany kompleks łąkowy (51˚27-29 'N; 23˚6-9' E), obejmuje powierzchnię ok. 650 ha i oddzielony jest naturalnymi granicami: od północy przylega on do naturalnego wyniesienia mineralnego, tzw. Garbu Włodawskiego, od zachodu otacza go kompleks leśny, od południa torfowisko z Jeziorem Moszne, a od wschodu mineralne wyniesienie wododziałowe. Zbiorowiska roślinne zostały zaklasyfikowane według metody Braun-Blanqueta. Badania dotyczące ptaków prowadzono w okresie lęgowym od połowy kwietnia do połowy lipca w okresach analogicznych do badań szaty roślinnej. Obszar badań charakteryzował się dużą różnorodnością siedlisk i zbiorowisk roślinnych. Największą stabilnością odznaczały się łąki rajgrasowe, które należą do jednego z typów cennych siedlisk przyrodniczych chronionych w ramach sieci Natura 2000 (6510). Te łąki świeże charakteryzowały się największą różnorodnością florystyczną, ale wskaźniki Ellenberga pokazały istotne zmniejszenie kwasowości gleby i trofizmu tych siedlisk w ciągu 17 lat. Zmiany te mogły być spowodowane ekstensywnym użytkowaniem łąk (zmniejszenie lub brak nawożenia mineralnego). Z kolei największe zmiany zaobserwowano na łąkach z Alopecurus pratensis i Poa pratensis-Festuca rubra. Większość z nich przekształciła się w łąki z dominacją Deschampsia caespitosa. Pojawienie się dużych powierzchni łąk bardziej wilgotnych mogło być prawdopodobnie jedną z przyczyn wycofania się dwóch zagrożonych wyginięciem w Europie ptaków: rycyka Limosa limosa i krwawodzioba Tringa tetanus. Wilgotność gleby i trofizm były bowiem czynnikami, które w największym stopniu wpływały na uzyskane dane. Z drugiej strony mozaikowaty charakter różnych siedlisk, zróżnicowanie zbiorowisk roślinnych i ekstensywne użytkowanie wpływało na stabilną liczbę gatunków ptaków w obydwu okresach badawczych. Czynna ochrona siedlisk podmokłych, która jest prowadzona w ostatnich latach przez Poleski Park Narodowy, przyczyniła się do pojawienia się orlika grubodziobego Clanga clanga, ptaka, który jest zagrożony wyginięciem w Europie. Ponadto pojedyncze, niskie krzewy, pojawiające się na tych łąkach oraz krzewy, rosnące wzdłuż rowów melioracyjnych stały się korzystnym siedliskiem dla świerszczaka Locustella naevia, ptaka, który wcześniej nie występował na tym terenie.

8

Cogging force and frequency bandwidth of a vibration energy harvester with nonlinear electromechanical resonance

Jagieła M., Kulik M.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2017

|

R. 93, nr 1

311--315

EN

The paper analyses the open-circuit frequency characteristics of a mechanical vibration energy harvester comprising of a single-coil cored armature and two vibrating yokes with permanent magnets connected to a plate spring. The cogging force, developed by action of the magnetic flux on the core brings a nonlinear component into system kinematics and causes complex variation of the frequency characteristics. It is shown that depending on dimensions of the generator parts, the system is capable of developing the frequency characteristics whose resonant frequency decreases or increases with the magnitude of external force. Through analysis supported by computer simulations using the finite element models it is shown that the systems with decreasing resonant frequency are more practical due to wider frequency bandwidth and higher amplitude of the generated voltage.

PL

W artykule analizowane są właściwości układu przetwarzania drgań mechanicznych w energię elektryczną zbudowanego z generatora liniowego z pojedynczą cewką z rdzeniem ferromagnetycznym oraz dwóch ruchomych jarzm z magnesami trwałymi połączonymi z metalową sprężyną paskową. Pokazano, że układ o takiej budowie może wytwarzać dwa rodzaje charakterystyk częstotliwościowych, tj. takie w których częstotliwość rezonansowa maleje lub rośnie wraz z amplitudą zewnętrznej siły wymuszającej drgania. Za pomocą symulacji komputerowych z wykorzystaniem modeli siatkowych, pokazano, że w układach praktycznych powinno dążyć się do osiągnięcia pierwszego typu charakterystyk ze względu na szersze pasmo częstotliwości oraz większą amplitudę generowanego napięcia.

9

Sprzężona analiza polowo-obwodowa elektromagnetycznego stołu wibracyjnego

Kulik M., Gabor R.

Poznan University of Technology Academic Journals. Electrical Engineering

|

2017

|

No. 91

385--394

PL

W pracy zaprezentowano sprzężony model obliczeniowy do analizy dynamiki elektromagnetycznego stołu wibracyjnego. Model zawiera opis pola magnetycznego oraz obwodu elektrycznego z uwzględnieniem ruchu liniowego. Badany układ składa się ze stalowej podstawy, na której umieszczono elektromagnes zasilany prądem przemiennym oraz płyty aluminiowej zamontowanej na sprężynach z umieszczonymi na jej spodzie magnesami trwałymi. Do opisu obwodu magnetycznego wykorzystano dwuwymiarową metodę elementów skończonych. Wielkością sprzęgającą pomiędzy modelami obwodu elektrycznego i magnetycznego jest prąd płynący w uzwojeniu elektromagnesu, natomiast sprzężenie pomiędzy modelem obwodu magnetycznego a modelem mechanicznym jest realizowane poprzez siłę magnetyczną wyznaczoną z tensora naprężeń Maxwell’a. Ruch liniowy jest modelowany metodą odkształcania elementów. Zbadano wpływ nasycenia obwodu magnetycznego na wyniki obliczeń przebiegów dynamicznych siły elektromagnetycznej oraz przemieszczeń.

EN

This paper presents a coupled computational model for dynamic analysis of the electromagnetic vibrating table. The model contains description of the magnetic field and the electrical circuit taking account of the linear motion. Studied system consists of an electromagnet fixed on the steel slab and an aluminum plate suspended on springs with permanent magnets mounted underneath. In order to describe the magnetic circuit a two–dimensional finite element method is used. Coupling between the electrical and magnetic circuits is realized by current that flows through the winding of the electromagnet, whereas the coupling between the magnetic circuit and the mechanical model is accomplished by a magnetic force determined from the Maxwell's stress tensor. A linear movement is modeled using distorted elements. The influence of saturation of the magnetic circuit on the calculation results is examined showing small impact on the system performance.

10

Harvesting mechanical vibrations energy using nonlinear electromagnetic minigenerators - a survey of concepts and problems

Kulik M., Jagieła M.

Poznan University of Technology Academic Journals. Electrical Engineering

|

2017

|

No. 90

347--358

EN

The state of knowledge in the field of conversion of energy of mechanical vibrations into electrical energy using nonlinear electromagnetic generators is presented. The principle of operation of the considered converters is based on the Faraday law. The electromotive force is induced by the relative movement of the coil or permanent magnets under impact of externally applied vibrations. In order to diminish the disadvantages of conventional generators, namely the narrow frequency bandwidth, in recent years the nonlinear systems were introduced that exhibit the nonlinear resonance phenomenon. Broadening the frequency bandwidth, in which the power generated by the system is relatively high, is realized via introduction of nonlinear force into system kinematics. Designing such systems becomes a big challenge. Based on thorough survey of recent publications as well as on own expertise in the field, the work compares a few concepts of nonlinear electromechanical minigenerators in term of their functional characteristics and design problems. Sample calculations of frequency characteristics using time- and frequency-domain models are presented.

11

Koło naukowe pierwszym krokiem do spełnienia zawodowego studenta

Kulik M.

Logistyka

|

2017

|

nr 2

62--64

PL

Studenckie koła naukowe, stanowiące oddolne inicjatywy silnie wspierane przez kadrę naukową, tworzą możliwość wypełnienia potencjalnej luki powstającej w procesie dydaktycznym pomiędzy wiedzą akademicką, a umiejętnością jej praktycznego wykorzystania w życiu zawodowym.

12

Coupled static analysis of electromechanical energy harvester with cored armature

Kulik M.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Opolska

|

2016

|

z. 74

77--81

EN

This work presents a coupled static finite element analysis of a vibration energy harvester of electromechanical type. The computations are carried out using the elaborated computer programs for solution of the coupled magnetostatic and linear elastic problems using the finite element method. The governing equations are derived from the Ampère law and the Timoshenko beam theory. The results of computations compare well with measurements carried out on the laboratory test-rig.

13

Coupled static analysis of a spring-type electromechanical energy harvester

Kulik M.

Zeszyty Naukowe. Elektryka / Politechnika Opolska

|

2016

|

z. 72

39--40

EN

This work presents the coupled static analysis of a vibration energy harvesting converter. The computations are carried out using the finite element method for the Maxwell’s equations governing distribution of the magnetostatic field and the structural mechanics equation governing the static field of the displacement vector. The results of computations compare well with measurements carried out on the laboratory test-rig.

14

Przegląd stanu wiedzy z zakresu rozwiązywania problemów wtórnej fermentacji kiszonek przeznaczonych do produkcji biogazu

Król A., Oleszek M., Tys J., Kulik M.

Problemy Inżynierii Rolniczej

|

2016

|

R. 24, nr 1

53--61

PL

Celem artykułu jest przegląd najnowszej literatury dotyczącej problemu fermentacji wtórnej zachodzącej w materiale kiszonkarskim, będącym substratem do produkcji biogazu. Zakres pracy obejmuje podstawy konserwacji przez zakiszanie, charakterystykę procesu fermentacji wtórnej i niestabilności tlenowej, przyczyny i sposoby zapobiegania temu procesowi, jak również opis jego wpływu na wydajność produkcji biogazu. Zagadnienie jest istotne z punktu widzenia odbiorców kiszonek, którymi od dawna są hodowcy bydła, a w ostatnich latach także producenci biogazu rolniczego. Pogorszenie jakości surowca, wywołane fermentacją wtórną, powoduje straty jego wartości odżywczej i energetycznej, a w konsekwencji zmniejszenie wydajności produkcji biogazu w procesie fermentacji metanowej. Stosowanie odpowiednio dobranych dodatków kiszonkarskich przyczynia się do poprawy procesu kiszenia, zapobiegając niekorzystnym procesom związanym z psuciem się materiału roślinnego. Biorąc pod uwagę rosnące zapotrzebowanie na wysokiej jakości substraty do produkcji biogazu, jak również konieczność ich odpowiedniej konserwacji i przechowywania, należy przypuszczać, że poruszane w artykule zagadnienie będzie nabierało coraz większego znaczenia.

EN

The aim of article is review of the newest literature considered problems with secondary fermentation occurring in silages, which are substrates for biogas production. The scope of work includes the basics of conservation by ensiling, characterization of secondary fermentation and lack of aerobic stability, causes and ways of preventing this process and description of its influence on efficiency of biogas production. This issue is very important from the point of view of customer of silages like cattle breeders and lately also producers of agricultural biogas. Deterioration of raw material caused by secondary fermentation induces the losses in nutrients and decrease in energy value and, in consequence, decrease in efficiency of biogas production in the methane fermentation process. The use of appropriately selected silage additives contributes to improvement of ensiling process prevents spoiling of plant material. Taking to account the rising demand for high quality substrates for biogas production, it should be assumed that the issue raised in the article will become increasingly important.

15

Coupled dynamic FE analysis of permanent-magnet mechanical vibration energy harvesting converter

Kulik M., Jagieła M.

Poznan University of Technology Academic Journals. Electrical Engineering

|

2016

|

No. 85

245--254

EN

The paper presents a coupled dynamic mechanical-electromagnetic finite element analysis of a vibration energy harvesting converter with permanent-magnet excitation. The system consists of a small, miliwatt power range, linear-motion permanent-magnet generator connected to a cantilever-beam spring element. The finite element equations derived for the mechanical part of the system according to the 1-D Timoshenko beam theory are coupled strongly with equations describing the 2-D distribution of magnetic field in the generator and those associated with the electric circuit. The time-stepping procedure based on the Crank-Nicolson discretisation schema is applied to the obtained system of differential-algebraic equations. The model is shown to provide satisfactory predictions of the system dynamic performance which is confirmed experimentally.

16

Coupled static and dynamic FE analyses of a nonlinear electromechanical vibration energy harvester

Kulik M., Jagieła M.

Computer Applications in Electrical Engineering

|

2016

|

Vol. 14

256--267

EN

The paper presents the coupled static and dynamic mechanical–electromagnetic finite element analyses of an electromechanical vibration energy harvesting converter with permanent–magnet excitation. The system consists of a small, milliwatt power range, linear–motion generator connected to a cantilever–beam spring element. The finite element equations derived for the mechanical part of the system according to the 1–D Timoshenko beam theory are coupled strongly with those describing the 2–D distribution of magnetic field in the generator and those associated with the electric circuit. The considered electromechanical coupling allows for prediction of static and dynamic response of the system subjected to action of externally applied force. The static displacement of the moving element is computed via solution of the nonlinear system of equations and is used as an initial solution in dynamic analysis. For computation of the dynamic response of the system the time–stepping procedure based on the Crank– Nicolson discretisation schema is applied. The models are positively validated against the measurements carried out on the laboratory test–stand.

17

Monitoring the diversity of psammophilous grassland communities in the Kózki Nature Reserve under grazing and non-grazing conditions

Kulik M., Warda M., Leśniewska P.

Journal of Water and Land Development

|

2013

|

no. 19 [VII-XII]

59--67

EN

The objective of the study was to assess the changes in vegetation and turf cover of psammophilous grasslands in the Kózki Nature Reserve under grazing and non-grazing conditions. The investigations were conducted in the years 2010–2013 in southern part of the Kózki Nature Reserve, in the Podlaski Przełom Bugu (the Podlasie Bug Gorge) Landscape Park where sheep of the native breed Świniarka graze as part of the agrienvironmental project “Preservation of endangered genetic animal resources in agriculture”. The pasture area is a mosaic of sandy grasslands of the Koelerio glaucae-Corynephoretea canescentis class and meadow communities of the Molinio-Arrhenatheretea class. The turf cover of the study areas varied depending on the type of phytocoenoses and on grazing the sward by sheep or the cessation of its use. Significantly greatest turf cover was determined for communities with species ChAll. Vicio lathyroidis-Potentillion argenteae involving species ChCl. Molinio-Arrhenatheretea and dominated by species ChCl. Koelerio glaucae-Corynephoretea canescentis involving species ChCl. Molinio-Arrhenatheretea, community with Calamagrostis epigejos and with Poa pratensis. Significantly smallest turf cover was observed for the Spergulo-Corynephoretum association where grazing by the Świniarka sheep led to successive reduction of the vegetation cover in the study period. Monitoring of the number of trees and shrubs indicated that all species of this group of plants, up to the height of 100 cm, were nibbled or damaged by sheep during the grazing. Therefore, sheep of the Świniarka breed can be used in the protection of psammophilous grasslands because they hinder the secondary succession of tree and shrub vegetation.

PL

Celem badań była ocena zmian szaty roślinnej i zadarnienia powierzchni muraw w rezerwacie przyrody „Kózki” w warunkach prowadzenia i zaniechania wypasu. Badania przeprowadzono w latach 2010–2013, w południowej części rezerwatu, w granicach Parku Krajobrazowego „Podlaski Przełom Bugu”. Na tym obszarze prowadzony jest wypas owiec rodzimej rasy świniarka w ramach realizacji 7. pakietu programu rolnośrodowiskowego „Zachowanie zagrożonych zasobów genetycznych zwierząt w rolnictwie”. Teren objęty wypasem stanowi mozaikę muraw napiaskowych klasy Koelerio glaucae-Corynephoretea canescentis i zbiorowisk łąkowych klasy Molinio-Arrhenatheretea. Zadarnienie badanych powierzchni było zróżnicowane w zależności od typu porastających je fitocenoz oraz spasania runi przez owce lub pozostawienia jej bez użytkowania. Istotnie największym zadarnieniem charakteryzowały się murawy związku Vicio lathyroidis-Potentillion argenteae, z klasy Koelerio glaucae-Corynephoretea canescentis oraz zbiorowisko z Calamagrostis epigejos i zbiorowisko z Poa pratensis. Natomiast istotnie najmniejszym pokryciem powierzchni odznaczał się zespół Spergulo-Corynephoretum, gdzie prowadzony wypas owiec rasy świniarka wpływał na sukcesywne zmniejszanie się pokrycia powierzchni przez roślinność w latach badań. Monitoring liczebności drzew i krzewów wykazał, że wszystkie gatunki tej grupy roślin o wysokości do 100 cm były przygryzane lub niszczone przez owce podczas wypasu. Świadczy to o możliwości wykorzystywania owiec rasy świniarka do czynnej ochrony muraw napiaskowych z uwagi na hamowanie sukcesji wtórnej roślinności drzewiasto-krzewiastej.

18

Floristic diversity of selected plant communities on extensive and abandoned grasslands in the Nadwieprzański Landscape Park

Warda M., Stamirowska-Krzaczek E., Kulik M.

Journal of Water and Land Development

|

2013

|

no. 19 [VII-XII]

77--82

EN

The paper presents floristic diversity of some plant communities in the Nadwieprzański Landscape Park (middle part of the Wieprz River valley). Phytosociological relevés were made in the years 2005–2007 with Braun-Blanquet method. Species richness was a base to calculate the Shannon-Wiener diversity index. The Wieprz River valley has the character of a floodplain. In its middle reaches, communities of the Molinio- Arrhenatheretea class accounted for nearly 75% of all plant communities in grasslands. Herbaceous communities were represented by associations from the Filipendulion alliance. The greatest diversity (H’ = 3.4) was characteristic for vegetation of the Valeriano-Filipenduletum association. It formed small patches in abandoned meadows. Small patches of plants from the Lythro-Filipenduletum ulmariae association, having a slightly smaller floristic diversity (H’ = 3.0) were found on abandoned meadows located in highly silted and poor organic soils. Characteristic species of herbaceous communities (Filipendula ulmaria, Valeriana officinalis and Lythrum salicaria) occurred also in the sward of abandoned thistle meadows. Typical thistle meadows (Cirsietum rivularis), with the predominance of Cirsium rivulare developed in land depressions, not far from the Wieprz River, in the vicinity of abandoned drainage ditches and along the edges of the valley. However, the total abandonment of these meadows leads to changes in floristic composition of the sward and to succession towards herbaceous communities.

PL

Celem pracy była ocena różnorodności florystycznej zbiorowisk roślinnych w Nadwieprzańskim Parku Krajobrazowym. Zdjęcia fitosocjologiczne wykonano w latach 2005–2007 metodą Brauna-Blanqueta. Posłużyły one do określenia fitosocjologicznej przynależności zbiorowisk użytków zielonych. Liczebność gatunków stanowiła podstawę do obliczenia wskaźników różnorodności Shannona-Wienera. Dolina Wieprza ma charakter doliny zalewowej. Zbiorowiska należące do klasy Molinio-Arrhenatheretea stanowiły prawie 75% wszystkich zbiorowisk występujących na użytkach zielonych w środkowej części doliny Wieprza. Zbiorowiska ziołoroślowe reprezentowały zespoły ze związków Filipendulion. Największe zróżnicowanie florystyczne (H’ = 3,4) stwierdzono w runi zespołu Valeriano-Filipenduletum, występującego w małych płatach na zaniedbanych łąkach. Nieco mniejszą różnorodnością (H’ = 3) charakteryzowała się roślinność zespołu Lythro-Filipenduletum, która zasiedlała niewielkie powierzchnie łąk na słabych glebach organicznych. Gatunki charakterystyczne zbiorowisk ziołoroślowych (Filipendula ulmaria, Valeriana officinalis i Lythro salicaria) pojawiały się w runi nieużytkowanych łąk ostrożeniowych. Trzecim wyróżnionym zespołem były łąki ostrożeniowe (Cirsietum rivularis), z dominacją Cirsium rivulare, które wykształciły się w obniżeniach terenowych, w niewielkiej odległości od koryta rzeki Wieprz, w pobliżu zaniedbanych rowów melioracyjnych oraz na obrzeżach doliny. Jednakże, brak użytkowania tych łąk prowadzi często do zmian w składzie florystycznym runi i sukcesji w kierunku zbiorowisk ziołoroślowych.

19

Zmiany składu gatunkowego runi w warunkach wieloletniego użytkowania łąk pobagiennych w rejonie kanału Wieprz-Krzna

Baryła R., Kulik M.

Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie

|

2011

|

T. 11, z. 4

7-18

PL

Celem pracy jest ocena zmian składu gatunkowego runi łąkowej na tle zmieniających się warunków wilgotnościowych, przeprowadzona na podstawie wieloletnich badań w latach 1965-2010 na jednej z kwater łąkowych w Stacji Dydaktyczno-Badawczej w Sosnowicy. Po wybudowaniu kanału Wieprz-Krzna (1963-1964), kompleks torfowiska niskiego został zmeliorowany i wykonano zagospodarowanie pomelioracyjne łąk. W okresie badawczym notowano dużą zmienność warunków klimatycznych, zwłaszcza opadów w okresie wegetacyjnym, które wpływały na poziom wody gruntowej. Poziom ten kształtował się od -106 cm do zalewu powierzchniowego (+2 cm) i miał wpływ na wilgotność gleby. W mieszance, którą obsiano kwatery łąkowe w 1965 r., przeważały trawy wysokie (62,2%), z dominacją Festuca pratensis Huds. Po 7-letnim okresie użytkowania kośnego stwierdzono duży udział traw wysokich (83,4%), z dominacją Phleum pratense L. (59,2%). Po kolejnych 7 latach stwierdzono ustępowanie traw wysokich (18,5%), a w runi przeważała Poa pratensis L. (59,6%). W latach 1983-1991 obserwowano sukcesywne zwiększanie się udziału Alopecurus pratensis L. (32,9%) a zmniejszanie Poa pratensis L. (45,2%). Alopecurus pratensis L. zmniejszył udział w latach 1996-2010, a pojawiły się wówczas Phalaris arundinacea L. (0,1-7,6%) oraz Holcus lanatus L. (6,4-37,8%).

EN

The aim of this study was to estimate changes in the species composition of meadow sward in relation to changing moisture conditions based on the results of long-term studies carried out between 1965 and 2010 in one of the meadow plots at Didactic-Research Station in Sosnowica. After the construction of the Wieprz-Krzna Channel in 1963-64, the fen complex was drained and reclaimed for meadow use. Climatic conditions varied considerably during the study period. Rainfalls were particularly variable in the vegetative season, which influenced the groundwater level ranging from -106 cm to surface flooding (+2 cm), and affected soil moisture. High grasses dominated by Festuca pratensis Huds. prevailed (62.2%) in the seed mixture sown on meadows in 1965. After 7-year-long mowing, an increased share of tall grasses was found (83.4%), with the predominance of Phleum pratense L. (59.2%). After the next 7 years, tall grasses had a smaller share (18.5%), and Poa pratensis L. dominated in the sward (59.6%). In the years 1983-1991, the share of Alopecurus pratensis L. successively increased (32.9%), while that of Poa pratensis L. decreased (45.2%). The share of Alopecurus pratensis L. was reduced in the years 1996-2010, while Phalaris arundinacea L. (0.1-7.6%) and Holcus lanatus L. (6.4-37.8%) appeared in the same time.

20

Zastosowania pochodnych ułamkowych w badaniach optycznych warstw półprzewodników modyfikowanych implantacją jonową

Gluba Ł., Kulik M., Rzodkiewicz W., Żuk J., Kobzev A. P., Pyszniak K., Droździel A., Turek M.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2011

|

Vol. 52, nr 11

86-89

PL

W pracy przedstawiamy wyniki analizy punktów krytycznych (E₁) dla warstw GaAs oraz Si zaimplantowanych jonami Xe⁺ dwoma różnymi dawkami. W obliczeniach stosowano metodę pochodnych ułamkowych (FDS) widm funkcji dielektrycznych. Zbadano wpływ uszkodzeń radiacyjnych na własności optyczne tych półprzewodników. Do badań została wykorzystana także metoda RBS/NRA w celu zbadania grubości tlenku oraz warstwy zaimplantowanej.

EN

In this paper we present analysis of critical points (E₁) of Xe⁺ ion implanted GaAs and Si with two different fluences. In our calculations, we applied Fractional Derivative Spectra (FDS) method to dielelectric functions. Influence of radiation damage on optical properties of these semiconductors was studied. For this study RBS/NR was also applied for characterizing thickness of implanted layer and oxide layer.