A sugárzó fűtésű szobák termikus rezsim matematikai modellje. A termelési műhely szellőztetése A Reviev Extherment szellőzőnyílás matematikai modellje

Daria Denisikhina, Maria Lukanina, Mikhail Airplanes

BAN BEN modern világ Ez már nem lehetséges a levegőáramlás matematikai modellezése nélkül a szellőzőrendszerek tervezése során.

A modern világban a szellőzőrendszerek tervezése során már nem lehetséges a levegőáramlás matematikai modellezése nélkül. A hagyományos mérnöki technikák jól illeszkednek a tipikus szobákhoz és a levegőeloszláshoz. Amikor a tervező nem szabványos tárgyakkal szembesül, a matematikai modellezés módszerei megmenthetők. A cikk a műhelyben a csövek gyártására szolgáló workshopban az év hideg évében a levegőelosztás tanulmányozására fordít. Ez a műhely része az élesen kontinentális éghajlat alatt található gyári komplexumnak.

Vissza a XIX. Században, differenciálegyenleteket kaptunk a folyadékok és gázok áramlásának leírásához. A francia fizikus Louis Navier és a brit matematikus George Stokes-t fogalmazták meg. A Navier - Stokes egyenletek a hidrodinamika egyik legfontosabbak, és használják matematikai modellezés Sok természetes jelenség és technikai feladat.

Az utóbbi években a geometriailag és termodinamikailag komplex objektumok széles skálája felhalmozódott az építés során. A hidrodinamika módszereinek felhasználása jelentősen javítja a szellőzőrendszerek tervezésének lehetőségét, amely nagyfokú pontossággal lehetővé teszi a sebesség, a nyomás, a hőmérséklet, az alkatrészkoncentráció eloszlásának előrejelzését az épület bármely pontján vagy annak helyén.

A számítástechnikai hidrodinamika módszereinek intenzív használata 2000-ben kezdődött, amikor az univerzális szoftverhéjak megjelentek (CFD csomagok), amelyek lehetőséget biztosítanak a Navier - Stokes egyenletrendszer számszerű megoldásainak megtalálására az érdeklődés tárgyával kapcsolatban. Ettől kezdve ezúttal a Technológiai Iroda matematikai modellezést folytat a szellőztetés és a légkondicionálás feladataival kapcsolatban.

Feladatleírás

Ebben a vizsgálatban a numerikus szimulációt a CD-Adapco által kifejlesztett Star-CCM + CFD csomag segítségével végeztük. Teljesítmény ez a csomag A szellőztetés feladatainak megoldásakor volt
Többször tesztelték a különböző komplexitás tárgyakon, az irodaterülettől a színházak és stadionok tereméig.

A feladat nagy érdeklődés a terv és a matematikai modellezés szempontjából.

Kültéri levegő hőmérséklet -31 ° C. A szobában vannak olyan tárgyak, amelyek lényeges hőnövekedéssel rendelkeznek: egy gyűrűs kemence, egy nyaraló kemence stb. Így nagy hőmérsékleti különbségek vannak a külső zárószerkezetek és a belső üzemanyag-objektumok között. Következésképpen a modellezés során a sugárzás hőcsere hozzájárulása nem elhanyagolható. A probléma matematikai megfogalmazásának további összetettsége az, hogy súlyos vasúti kompozíció kerül a helyiségbe többször, amelynek hőmérséklete -31 ° C. Fokozatosan felmelegszik, hűtve a levegőt körülötte.

A kívánt levegőhőmérséklet fenntartása a műhely térfogatában (hideg évszakban, legalább 15 ° C-on) a projekt biztosítja a szellőzést és a légkondicionáló rendszereket. A tervezési szakaszban kiszámítottuk a szükséges paraméterek karbantartásához szükséges szállított levegő áramlási sebességét és hőmérsékletét. A kérdés továbbra is - hogyan lehet levegőt küldeni a műhely térfogatához, hogy biztosítsa a legegyenletesebb hőmérséklet-eloszlást a térfogat egészében. A modellezés lehetővé tette a viszonylag kis határidőt (két vagy három hét), hogy a levegőáramlási minta több légi ellátási opciót, majd hasonlítsa össze őket.

A matematikai modellezés szakaszai

Szilárd geometria kialakítása.
A tömörítő rács sejtjeinek munkaterületének frakciója. Előzetes területeken kell ellátni, amelyekben a sejtek további csiszolása szükséges. A rács építésénél nagyon fontos, hogy megtalálja azt a Golden Middle-t, amelyben a sejtméret meglehetősen kicsi ahhoz, hogy megkapja a megfelelő eredményeket, míg a sejtek teljes száma nem lesz olyan nagy ahhoz, hogy meghúzza a számítási időt az elfogadhatatlan időre. Ezért a rács építése egy teljes művészet, amely tapasztalattal rendelkezik.
A határérték és a kezdeti feltételek feladata a probléma megfogalmazásának megfelelően. Megköveteli a szellőzési feladatok sajátosságainak megértését. Nagy szerep a számítás elkészítésében jó választás Turbulencia modellek.
Megfelelő fizikai modell és turbulencia modell kiválasztása.

Modellezési eredmények

A vizsgált probléma megoldásához ebben a cikkben a matematikai modellezés összes szakaszát telt el.

A szellőzési hatékonyság összehasonlítására három lehetőség a levegőellátáshoz választották: függőleges szögben 45 °, 60 ° és 90 °. A levegőellátást szabványos légelosztó rácsokból végeztük.

A különböző takarmányozási szögekben történő számítás eredményeként kapott hőmérséklet- és sebességmezők bemeneti levegőaz 1. ábrán bemutatva. egy.

Az eredmények elemzését követően a 90 ° -os tápegység szögét a műhely szellőztetésének legsikeresebb lehetőségeivel választották ki. Ezzel a beadási módszerrel nagy sebességet hoznak létre munkaterület És lehetséges, hogy meglehetősen egyenletes hőmérsékleti mintázatot és sebességet érhet el a műhely térfogatában.

Végső döntés

Hőmérséklet és sebességmezők három keresztmetszetekAz ellátási rácsok áthaladása az 1. ábrán látható. 2 és 3. A hőmérséklet megoszlása \u200b\u200ba szobában egyenletes. Csak a kemencék koncentrációjában van magas értékek A mennyezet alatti hőmérséklet. A szoba sarkának megfelelő területén hidegebb terület található. Ez az a hely, ahol a hideg autók belépnek az utcáról.

Az 1. ábrából. 3 Nyilvánvaló, hogy a szállított levegő vízszintes fúvókája eloszlik. Ezzel az ellátási módszerrel a tápellátásnak kellően nagy határa van. Tehát 30 m távolságra a rácstól, az áramlási sebesség 0,5 m / s (a rácsos sebesség kimenetén - 5,5 m / s). A szoba többi részében a levegő mobilitása alacsony, 0,3 m / s szinten.

A keményedő kemencékből származó fűtött levegő elhárítja a tápkutya sugárhajtását (4. és 5. ábra). A kemence nagyon melegíti a levegőt körülötte. A padló hőmérséklete itt magasabb, mint a szoba közepén.

A forró műhely két részének hőmérsékletét és áramvonalát a 2. ábrán mutatjuk be. 6.

következtetések

A hatékonyság elemzéséhez szükséges számítások különböző utak Levegőellátás a csőgyártó műhelybe. Megszereztük, hogy amikor a vízszintes sugár benyújtása után a vágóeleje továbbra is érvényes a helyiségre, hozzájárulva az egyenletesebb fűtésére. Ugyanakkor nincsenek olyan területek, amelyek túl sok levegőmobilitással rendelkeznek a munkaterületen, mivel ez történik, amikor a tápkutya szögben lefelé kerül.

A matematikai modellezési módszerek a szellőző és légkondicionáló feladatok egy nagyon ígéretes irány, amely lehetővé teszi, hogy helyes döntés a projekt szakaszban megakadályozza annak szükségességét, hogy megfelelő sikertelen tervezési megoldások üzembe helyezés után tárgyakat. ●

Daria Denisikhina - A "matematikai modellezés" osztály vezetője;
Maria Lukanina - "Matematikai modellezés" vezető mérnöke;
Mikhail repülőgép - Az MM-Technologies ügyvezető igazgatója

A papír tárgyalja a légkörben lévő kibocsátás szellőztetési modellezésének és diszperziójának folyamatát. A modellezés a Navier Stokes rendszer megoldásán alapul, a tömeg, az impulzus, a hő megőrzésének törvényei. Az egyenletek számszerű megoldásának különböző aspektusait figyelembe veszik. Javasoljuk az egyenletek rendszerét, amely lehetővé teszi a háttérbeli turbulencia-tényező értékének kiszámítását. A hypocoo közelítéshez megoldást javasolunk a tökéletes valós gáz és gőz álló egyenleteivel együtt a hidrogén-mérőegységekben. Ez az egyenlet a Van der Waals egyenlet módosítása, és pontosabban figyelembe veszi a gáz- vagy gőzmolekulák méretét és azok kölcsönhatását. A termodinamikai stabilitás feltételei alapján relációt kaptunk, ami lehetővé teszi a fizikailag lehetetlen gyökereket a térfogathoz viszonyított egyenlet megoldásában. A jól ismert számított modellek elemzése és a hidrogén-hidrojektodinamikai csomagok elemzése.

modellezés

szellőzés

légörvény

a Teplomassoperenos egyenletei

Állapotegyenlet

valódi gáz.

disszipáció

1. Berlind M. E. A légköri diffúzió és a légkör szennyezésének modern problémái. - L.: Hydrometeoisdat, 1975. - 448 p.

2. Belyaev N. N. A mérgező gáz diszperziójának modellezése az építési körülmények között // Bulletin Diéta. - 2009. - № 26 - P. 83-85.

3. Byzov N. L. A légköri diffúzió kísérleti vizsgálata és a szennyeződések szétszóródásának számításai / N. L. Byzov, E. K. Garger, V. N. Ivanov. - L.: Hydrometeoisdat, 1985. - 351 p.

4. Datsyuk T. A. A szellőzési kibocsátás diszperziójának modellezése. - St. Petersburg: SPBGAS, 2000. - 210 s.

5. A SAPET A. V. Az algoritmusok alkalmazása a kognitív grafikákhoz és a matematikai elemzés módszereihez az izobután R660A termodinamikai tulajdonságainak tanulmányozásához a telítettségi sorban: 2C / 10: 2C / 10. Kezek. Gorokhov v.l., Iz.: Sauts A.V.-SPB, 2011.- 30 C.: Il.- Bibliogr.: With. 30.- Nu GR 01201067977.-inv. №02201158567.

Bevezetés

A termelési komplexek és az egyedi tárgyak tervezése során a levegő minőségének biztosításával kapcsolatos kérdéseket és a mikroklíma normalizált paramétereit átfogóan megalapozzák. A szellőztetés és a légkondicionáló rendszerek gyártásának, telepítésének és üzemeltetésének magas árát, a mérnöki számítások fokozott követelményeit. A racionális tervezési megoldások kiválasztása a szellőztetés területén, meg kell tudni, hogy elemezze a helyzet egészét, azaz Tekintse át a dinamikus folyamatok térbeli kapcsolatát a beltérben és a légkörben. Értékelje a szellőztetés hatékonyságát, amely nemcsak a helyiséghez mellékelt levegő mennyiségétől függ, hanem az elfogadott légelosztási és koncentrációs rendszertől is káros anyagok A külső levegőben a levegőbe bevitt.

A cikk célja - Analitikai függőségek alkalmazása, amelyekkel a károsodás számának számításait elvégzik, meghatározza a csatornák méretét, a légcsatornákat, a bányákat és a légkezelési módszert stb. Ebben az esetben ajánlatos a "Stream" szoftverterméket használni a "VSV" modullal. A forrásadatok előkészítéséhez szükséges a tervezett szellőztető rendszerek rendszereinek jelenlétére, jelezve a telek és a levegő költségeinek hosszait a végterületeken. A számításhoz szükséges bemeneti adatok a szellőzőrendszerek és követelmények leírása. Matematikai modellezés alkalmazásával a következő kérdések megoldódnak:

a levegő táplálására és eltávolítására szolgáló optimális lehetőségek megválasztása;
a mikroklíma paraméterek eloszlása \u200b\u200ba szobák tekintetében;
az aerodinamikai fejlesztési mód értékelése;
a levegőbevezetés és a levegő eltávolítása helyek kiválasztása.

A térség, a nyomás, a hőmérséklet, a koncentrációk a helyiségben és a légkörben számos tényező hatására alakulnak ki, amelyek kombinációja meglehetősen nehéz a mérnöki módszerekben, a számítógépek alkalmazása nélkül.

A matematikai modellezés használata szellőztetési feladatokban és aerodinamikában a Navier - Stokes Equation System megoldásakor alapul.

A turbulens áramlások szimulálásához szükség van a tömegmegőrzési egyenletek és a Reynolds (impulzus mentés) rendszerének megoldására:

(2)

hol t. - idő, X.= X I. , J. , K. - térbeli koordináták, u.=u I. , J. , K. - Velocity vektor alkatrészek r - piezometrikus nyomás, ρ - sűrűség, τ IJ. - a stressz tenzor összetevői, s M. - tömegforrás, s I. - Pulse forráskomponensek.

A stressz-tenzor az űrlapon fejeződik ki:

(3)

hol s ij. - törzs ráta tenzor; Δ. IJ. - a turbulencia jelenléte miatt felmerülő további feszültségek tenzor.

A hőmérséklet mezőkről T.és koncentráció tól től A káros anyagokat a következő egyenletek egészítik ki:

a hőmennyiség fenntartásának egyenlete

passzív szennyeződés egyenlet tól től

(5)

hol C. R - A hőteljesítmény koefficiense, λ a hővezető képesség együtthatója, k.= k I. , J. , K. - Turbulencia-együttható.

Turbulencia alapvető együttható k. A bázisokat az egyenletrendszer segítségével határozzák meg:

(6)

hol k. F. - a turbulencia háttértő tényezője, k. F \u003d 1-15 m 2 / s; ε \u003d 0,1-04;

A turbulencia együtthatóit egyenletek segítségével határozzák meg:

(7)

Az alacsony disszipáció nyitott területén az érték k. Z-t az egyenlet határozza meg:

k K. = k. 0 z. /z. 0 ; (8)

hol k. 0 - Érték k K. magasan z. 0 (k. 0 \u003d 0,1 m 2 / s z. 0 \u003d 2 m).

A nyitott területen a szélsebességprofil nem deformálódott, vagyis

A nyílt területen a légköri ismert rétegződéssel meghatározható a szélsebességprofilja:

; (9)

ahol z 0 a beállított magasság (az időjárás magassága); u. 0 - Szélsebesség a magasságban z. 0 ; B. = 0,15.

Feltétel, hogy feltétele (10) a helyi Richardson kritérium Ri Meghatározva:

(11)

Differenciálási egyenlet (9), kiegyenlíti az egyenleteket (7) és (8), expresszen kívül k. Baz

(12)

A (12) egyenletet (12) egyenlíti (6). Az ebből eredő egyenlőségben helyettesítjük (11) és (9), a végső formában az egyenletrendszert kapjuk:

(13)

A pulzálóelem a boussinesca ötleteit követve az űrlapon jelenik meg:

(14)

ahol μ. T. - A turbulens viszkozitás, valamint az energiaátviteli egyenletek és a szennyeződések összetevői a következőképpen szimulálódnak:

(15)

(16)

Az egyenletek rendszerének lezárása az alábbiakban ismertetett turbulencia modellek egyikével történik.

A szellőzési gyakorlatban vizsgált turbulens áramlások esetében ajánlatos a boussinesque hipotézist alkalmazni a sűrűségváltozások kicsisének, vagy az úgynevezett "hypocoo" közelítésről. A Reynolds feszültségeket arányosnak tekintik a deformációk arányával. A turbulens viszkozitási együttható bevezetésre kerül, ez a koncepció kifejeződik:

. (17)

A hatékony viszkozitási együtthatót a molekuláris és turbulens együtthatók összegeként kell kiszámítani:

(18)

A "hypocoo" közelítés a fenti egyenletes egyenletekkel együtt a fenti egyenletes egyenletekkel együtt szerepel:

ρ = p./(RT) (19)

hol p. - B nyomás B. környezet; R. - Gáz-állandó.

A pontosabb számítások esetén a szennyeződés sűrűségét egy módosított van der Waals egyenlet segítségével lehet meghatározni valódi gázok és gőzökhöz

(20)

ahol konstansok N. és M. - vegye figyelembe a gáz- vagy gőzmolekulák szövetségét / disszociációját; de - figyelembe veszi az egyéb interakciót; b." - figyelembe véve a gázmolekulák méretét; υ \u003d 1 / ρ.

Kiemelő nyomás az egyenletből (12) r És a térfogat (termodinamikai stabilitás elszámolása) a következő arány:

. (21)

Ez a megközelítés jelentősen csökkentheti a számítások idejét, mint az összenyomható gáz teljes egyenleteinek használatával, anélkül, hogy csökkentené a kapott eredmények pontosságát. A fenti egyenletek analitikai megoldása nem létezik. E tekintetben numerikus módszereket használnak.

A skaláris anyagok turbulens áramlásának átviteléhez kapcsolódó szellőzési feladatok megoldása differenciál egyenletek Használja a hasítási rendszert fizikai folyamatokkal. Természetesen a skaláris anyag egyenleteinek és a skaláris anyag konvektív-diffúz átvitelének különbségének különbsége t. két szakaszban végzett. Az első szakaszban a hidrodinamikai paramétereket kiszámítjuk. A második szakaszban a diffúziós egyenleteket a számított hidrodinamikai mezők alapján oldják meg.

A hőátadás hatását a légsebességterület kialakulására a Boussinesca közelítés segítségével veszi figyelembe: további kifejezés kerül bevezetésre a sebesség függőleges összetevőjébe, amely figyelembe veszi a felhajtóerőket.

A folyadék turbulens mozgásának problémáinak megoldása érdekében négy megközelítés ismert:

közvetlen modellezés "DNS" (a nonstationalis Navier - Stokes egyenletek megoldása);
az átlagolt rúgás Reynolds egyenletek megoldása, amelynek rendszere azonban nyitva van, és további rövidzárlatokat igényel;
a nagy örvények módszere "les » amely a nem helyhez kötött Navier megoldására alapul - a süllyedés örvényeinek paraméterezésével;
des módszer , amely két módszer kombinációja: a szakadási folyamatok zónájában - "les", és a "sima" áramlás területén - "renuálisan".

A kapott eredmények pontosságának legvonzóbb kétségtelenül a közvetlen numerikus modellezés módja. Azonban jelenleg a számítástechnikai technológia lehetősége még nem teszi lehetővé a valódi geometriával és számokkal kapcsolatos problémák megoldását Újra., és az összes méretű örvények felbontásával. Ezért a mérnöki problémák széles skálájának megoldásakor a Reynolds-egyenletek numerikus megoldásait használják.

Jelenleg a szellőztetési feladatok minősített csomagok, például a Star-CD, "Fluent" vagy "Ansys / Flotran" szimulálására szolgál. A helyesen megfogalmazott problémával és a racionális megoldási algoritmussal a kapott információ mennyisége lehetővé teszi, hogy a tervezési szakaszban válasszon optimális lehetőségDe a programadatok használatával történő számítások végrehajtása megfelelő képzést igényel, és helytelen használatuk hibás eredményeket eredményezhet.

Mint egy „alapváltozat”, mondhatjuk eredményeit általánosan elfogadott kiegyensúlyozott számítási módszereket, amelyek lehetővé teszik, hogy hasonlítsa össze szerves jellemző értékeket a problémát vizsgálják.

Az egyik fontos pillanatok Amikor univerzális szoftvercsomagokat használ a szellőzési feladatok megoldására, a turbulencia modell kiválasztása. Eddig ismert, ismert nagyszámú Különböző turbulencia modellek, amelyek a Reynolds egyenletek lezárására szolgálnak. A turbulencia modelleket a turbulencia jellemzői, illetve az egyszeri paraméter, két- és háromparaméter jellemzői alapján osztályozzák.

A félig empirikus turbulencia modellek többsége, egy vagy másik módon használja a "turbulens transzfer mechanizmus" helységének hipotézisét ", amely szerint a turbulens impulzusátvitel mechanizmusa teljes mértékben meghatározza az átlagolt sebességű helyi származékok feladata és fizikai tulajdonságok folyadékok. A vizsgált ponttól távol eső folyamatok hatása, ez a hipotézis nem veszi figyelembe.

A legegyszerűbb olyan egyparamezető modellek, amelyek a turbulens viszkozitás fogalmát használják "n T.", És a turbulencia az izotróp. A modell módosított verziója "n T.-92 "ajánlott a tintasugaras és a szakadási áramlások modellezése során. A kísérlet eredményeivel jó véletlen egybeesés is biztosít egy "S-A" (SPOOLDER - ALMARAS), amely a nagyságrend szerinti átviteli egyenletet tartalmazza.

Az egy átviteli egyenletekkel ellátott modellek hiánya az a tény, hogy nincs információ a turbulencia eloszlásáról L.. Nagyságrend szerint L. Az átvitel folyamata, a turbulencia kialakulásának módszerei befolyásolják a turbulens energia disszipációját. Sokoldalú függőség meghatározására L. nem létezik. Turbulencia egyenlet L. Gyakran pontosan az egyenletre fordul, amely meghatározza a modell pontosságát, és ennek megfelelően alkalmazhatóságát. Alapvetően az ilyen modellek alkalmazási köre a viszonylag egyszerű eltolódásra korlátozódik.

Kétparaméter modellekben, kivéve a turbulencia skáláját L.a második paraméterként használják a turbulens energia disszipációjának sebességét . Az ilyen modelleket leggyakrabban a modern számítástechnikai gyakorlatban használják, és tartalmazzák a turbulencia és az energetikai disszipáció energiaátviteli egyenleteit.

Jól ismert modell, beleértve a turbulencia energiaegyenleteket is k. és a turbulens energia eloszlásának sebessége ε. Modellek " k.- e » alkalmazható mind az intenzív áramok, mind az összetettebb szakadás áramlásokhoz.

Kétparaméter modellt használnak az alacsony és nagy tengelyes változatban. Az elsőben a szilárd felület közelében lévő molekuláris és turbulens transzfer kölcsönhatásának mechanizmusa közvetlenül figyelembe veszi. A nagy mennyiségű változatban a szilárd határ közelében lévő turbulens átviteli mechanizmust speciális bejárati funkciók írják le, amelyek az áramlási paramétereket a falhoz való távolsággal kötik.

Jelenleg a legígéretesebb tartalmazzák SSG és Gibson-Launder modell, amely egy nemlineáris tenzor tenzor Reynolds turbulens feszültségek és tenzor átlagolt deformáció aránya. Úgy alakították ki, hogy javítsák a megszakítás előrejelzését. Mivel kiszámítják a tenzorok összes összetevőjét, nagy számítógépes erőforrásokat igényelnek a kétparaméter modellekhez képest.

A komplex zavaró áramlásokhoz egyes előnyök kimutatták az egyparamétermodellek használatát "n T.-92 "," S-A ", az áramlási paraméterek előrejelzésének pontossága és a fiók sebessége a kétparaméter modellekhez képest.

Például a Star-CD programban, a típusú típusok használata " k-e ", Spookerta - Almaras," SSG "," Gibson-Launder ", valamint a nagy vortices" les "és a des módszer módszere. Az utolsó két módszer jobban alkalmas a levegőmozgás kiszámítására egy komplex geometriában, ahol számos szakadási vortex terület merül fel, de nagy számítástechnikai erőforrásokat igényelnek.

A számítások eredményei jelentősen függenek a számítási hálózat kiválasztásától. Jelenleg speciális programokat használnak az építési rácsok számára. A Mesh sejtek eltérő forma és méretek lehetnek, amelyek leginkább alkalmasak egy adott feladat megoldására. A rács legegyszerűbb felülete, amikor a sejtek azonosak és köbös vagy téglalap alakúak. A mérnöki gyakorlatban használt univerzális számítástechnikai programok lehetővé teszik, hogy önkényes strukturálatlan rácsokkal dolgozhassanak.

A szellőzési feladatok numerikus modellezésének számításainak elvégzéséhez a határ és a kezdeti feltételek feladata, azaz azaz. az eltartott változók vagy a normál gradiensek értékei az elszámolási terület határain.

A tanulmány alatt álló objektum geometriai jellemzőinek megfelelő pontosságával rendelkező feladat. Ehhez ajánlatos háromdimenziós modellek létrehozására olyan csomagok, mint a "SolidWorks", "Pro / Engeneer", "NX Nastran". Számított rács létrehozásakor a sejtek számát úgy választjuk meg, hogy minimális számítási időpontban megbízható oldatot kapjunk. Válassza ki az egyik félig empirikus turbulencia modellek közül, amelyek a vizsgált áramlás leghatékonyabbak.

BAN BEN következtetés Adjuk hozzá, hogy a folyamatok minőségi oldalának jó megértése szükséges a feladat határátlépési feltételeinek megfelelően megfogalmazásához, és értékeli az eredmények pontosságát. Az objektumok tervezési szakaszában a szellőztető kibocsátás modellező szellőzési kibocsátás az információs modellezés egyik aspektusának tekinthető, amelynek célja az objektum környezeti biztonságának biztosítása.

Reviewers:

Volikov Anatoly Nikolaevich, a technikai tudományok doktora, a hőkezelés tanszékének professzora és a légszalag védelme, FGBOU VPOU "SPBGASU", St. Petersburg.
Polushkin Vitaly Ivanovich, doktori tudományok doktora, professzora, fűtési, szellőzési és légkondicionáló tanszék professzora, FGBOU VPO SPBGAS, St. Petersburg.

Bibliográfiai referencia

Datsyuk t.a., Sautz A.v., Yurmanov B.n., Taurit v.r. A szellőzési folyamatok modellezése // a tudomány és az oktatás modern problémái. - 2012. - № 5;
URL: http://sclience-education.ru/ru/article/view?id\u003d6744 (kezelés dátuma: 10/17/2019). Figyelembe vesszük a "Természettudományi Akadémia" kiadói házban kiadott magazinokat

Glebov R. S., Aspirant Tumanov M.P., Műszaki tudományok jelöltje, egyetemi docens

Antyushin S. S., Graduate Student (Moszkva Állami intézet Elektronika és matematika (Műszaki Egyetem)

A matematikai modell azonosításának gyakorlati vonatkozásai

Szellőztető egység

A szellőztető rendszerekre vonatkozó új követelmények megjelenésével kapcsolatban a zárt vezérlési áramkörök kísérleti konfigurációs módszerei nem tudják teljes mértékben megoldani az automatizálási feladatokat technikai folyamat. A kísérleti beállítások optimalizálási kritériumokat (menedzsment minőségi kritériumokat) határoztak meg, amelyek korlátozzák a hatályukat. A kezelési rendszer paraméteres szintézise, \u200b\u200bamely figyelembe veszi az összes követelményt műszaki feladataz objektum matematikai modelljét igényli. A cikk elemzi a szellőztető egység matematikai modelljeinek struktúráját, figyelembe vesszük a szellőztetőberendezés azonosításának módját, figyelembe vesszük a megszerzett modellek alkalmazásának lehetőségét a gyakorlatban.

Kulcsszavak: azonosítás, matematikai modell, szellőztetés telepítése, a matematikai modell kísérleti vizsgálata, a matematikai modell minőségének kritériumai.

A matematikai modell azonosításának gyakorlati vonatkozásai

Szellőztető telepítés

Az új követelmények előfordulásával kapcsolatban a rendszerek szellőztetésére, a menedzsment zárt kontúrjainak kiigazításának kísérleti módszerei lehetnek a technológiai folyamat automatizálásának problémájának teljesítéséhez. a menedzsment), amely korlátozza az alkalmazásuk területét. A kontrollrendszer paraméterek szintézise, \u200b\u200ba technikai projekt, amely az összes követelményt figyelembe vevő technikai projekt, az objektum matematikai modelljét követeli meg. A cikkben a szellőztető telepítés matematikai modelljeinek elemzését eredményezi A szellőztető telepítés azonosítását figyelembe veszik, a beadott modellek alkalmazásának a gyakorlatban történő alkalmazásának lehetősége becsülhető.

Kulcsszavak: azonosítás, matematikai modell, szellőztető telepítés, matematikai modell kísérleti kutatása, matematikai modell minőségének kritériumai.

Bevezetés

A szellőztető rendszerek kezelése az épület mérnöki rendszereinek automatizálásának egyik fő feladata. A szellőztető rendszerekre vonatkozó követelmények minőségi kritériumként vannak megfogalmazva az időtartományban.

Főbb minőségi kritériumok:

1. Átmeneti idő (TNN) - A szellőzési mód kimeneti ideje az üzemmódba.

2. A megállapított hiba (eust) a megadott levegő hőmérsékletének maximális megengedett eltérése.

Közvetett minőségi kritériumok:

3. Overbill (AH) - Power perpection a szellőztető egység vezérlésekor.

4. Az oszcillativitás mértéke (Y) a szellőzőberendezés túlzott kopása.

5. A csillapítás mértéke (Y) - jellemzi a kívánt hőmérsékleti üzemmód létrehozásának minőségét és sebességét.

A szellőzőrendszer automatizálásának fő feladata a szabályozó parametrikus szintézise. A parametrikus szintézis az, hogy meghatározzuk a szabályozói együtthatókat a szellőzőrendszer minőségi kritériumainak megadásához.

A szellőztető egység szintéziséhez a mérnöki módszerek kiválasztásra kerülnek, a gyakorlatban való felhasználásra alkalmas, ami nem igényel az objektum matematikai modelljének kutatását: Módszerszám: Subso18-21§1eg (G), Syep-Ngope8- Ke8, SCS (SNK). NAK NEK modern rendszerek Szellőztetés Automatizálás A minőségi mutatók nagy igényei kivetik, a mutatók megengedett határfeltételei szűkítik, a multicalliterialis menedzsment feladatok megjelennek. A szabályozók beállítására szolgáló mérnöki módszerek nem teszik lehetővé a minőségi kritériumok megváltoztatását. Például, ha az N2 módszer alkalmazása a szabályozó beállítására, a minőségi kritérium a csillapítási csökkenés négy, és a referenciamódus használata esetén a minőségi kritérium a maximális növekedés aránya teljes mértékben. Ezen módszerek alkalmazásával a több kritériumok kezelése során a menedzsment feladatok további kézi korrekciót igényelnek. A kontrolláramkörök konfigurációjának időpontja és minősége, ebben az esetben a beállító mérnökeinek tapasztalatától függ.

Alkalmazás modern eszközök A szellőztető rendszer szintézisének matematikai modellezése jelentősen javítja a vezérlési folyamatok minőségét, csökkenti a rendszer időzítését, és lehetővé teszi az algoritmikus kimutatási eszközök szintézisét és a baleseteket. A vezérlőrendszer szimulálásához létre kell hoznia a szellőztető egység megfelelő matematikai modelljét (vezérlő objektum).

A matematikai modellek gyakorlati felhasználása a megfelelőség értékelése anélkül, hogy számos problémát okoz:

1. A matematikai modellezés során kapott szabályozó beállításai nem garantálják a minőségmutatók betartását a gyakorlatban.

2. A jelzáloggal ellátott matematikai modell (kényszerkezelés, Smith Extrapolator stb.) A szabályozói gyakorlatban történő alkalmazása romlást okozhat a minőségi mutatókban. Ha az állandó időállomány vagy az alulértékelt nyereség megnöveli a szellőztető egység kijárat idejét a munka üzemmódra, egy túlterhelt nyereség-koefficienssel, a szellőztető berendezés túlzott kopása következik be, és így tovább.

3. A gyakorlati alkalmazások alkalmazása A referenciamodellel kapcsolatos értékelést végző adaptív szabályozók ugyanarra a példáról a minőségi mutatók romlására is számítanak.

4. Az optimális vezérlési módszerekkel kapott kiigazítási beállítások nem garantálják a minőségi mutatóknak a gyakorlatban való megfelelését.

A vizsgálat célja a szellőzőegység matematikai modellje (a vezérlő áramkör szerint) hőmérséklet-rezsim) és a szellőztető rendszerekben való valódi fizikai fűtési folyamatok megfelelőségének értékelését.

A tervezési irányítási rendszerek tervezése azt mutatja, hogy lehetetlen matematikai modellt szerezni, megfelelő valós rendszert, csak a rendszer fizikai folyamatainak elméleti vizsgálata alapján. Ezért a szellőztetőberendezés modelljének szintézise során kísérleteket hajtottak végre, mivel az elméleti vizsgálatokat elvégezték a rendszer matematikai modelljének meghatározására és tisztázására.

A szellőzőrendszer technológiai folyamata, a kísérlet szervezése

és szerkezeti azonosítás

A szellőztető rendszer vezérlő objektuma a központi légkondicionáló, amelyben a légáramlást elérik, és táplálja a szellőztetett helyiségekbe. A helyi szellőztető rendszer feladata automatikusan fenntartja a csatorna ellátó levegő hőmérsékletét. A levegő hőmérsékletének aktuális értékét az ellátó csatornában vagy a karbantartó helyiségben lévő érzékelő becsülje meg. A tápkutya hőmérsékletének beállítása elektromos vagy vízkaloroferrel történik. Ha a VÉGREHAJTÁS VÍZI KÉSZÜLÉK HASZNÁLATA háromirányú szelepVillanyhordozó használata esetén - impulzus szélességi és tirisztor teljesítményszabályozó.

A standard léghőmérséklet-szabályozó algoritmus zárt automata vezérlőrendszer (SAR), PID-vezérlővel vezérlőberendezésként. A levegő szellőztetés levegőhőmérsékletének szabályozására szolgáló automatizált vezérlőrendszer szerkezete (1. ábra).

Ábra. 1. Automatizált szellőztető rendszer (tápellátó levegővezérlő csatorna) szerkezeti diagramja. WTP - PF szabályozó, LIFE - PF az Executive Orgona, WCAL - Calrifer PF, WW - légcsatorna átviteli funkció. and1 az a hőmérséklet alapjel, Xi - a hőmérsékletet a csatorna, Xi - az érzékelő leolvasott, E1 jelentése a szabályozási hiba, U1-szabályozás hatása a szabályozó, U2 - tesztelése a működtető a szabályozó jel, U3 - hő által továbbított kaloror a csatornában.

A szellőztető rendszer matematikai modelljének szintézise azt feltételezi, hogy az egyes átviteli funkciók szerkezete ismert, amely összetételében szerepel. A rendszer egyes elemeinek átviteli funkcióit tartalmazó matematikai modell használata kihívást jelentő feladat, és nem garantálja a gyakorlatban az egyes elemek szuperpozícióját a forrásrendszerrel. A matematikai modell azonosításához a szellőzővezérlő rendszer szerkezete kényelmesen két részre oszlik: a priori ismert (szabályozó) és egy ismeretlen (objektum). A áttétel a tárgy ^ O) tartalmazza: az átviteli függvény a működtető ^ Io), az átviteli függvény a Calrifer ^ csatorna), az átviteli függvény a légcsatorna ^ BB), az áttétel az érzékelő ^ óra) . A feladat azonosítását a szellőztető egységet, ha a hőmérséklet szabályozása a levegő áramlási csökkentjük a meghatározása a funkcionális függőség a vezérlő jelet a működtető a Calrifer U1 és a hőmérséklet a XI légáram.

A szellőztető egység matematikai modellének szerkezetének meghatározásához szükség van az azonosításra. A kívánt jellemzők megszerzése passzív és aktív kísérlet esetén lehetséges. A passzív kísérleti módszer az ellenőrzött eljárási paraméterek regisztrálásán alapul az objektum normál működésében, anélkül, hogy szándékos perturbációkat készítene. A beállítási szakaszban a szellőztető rendszer nem normál működésben van, így a passzív kísérleti módszer nem alkalmas céljukra. Az aktív kísérleti módszer bizonyos mesterséges perturbációk alkalmazásán alapul egy előre meghatározott programban.

Az objektum aktív azonosítására három elvi módszerrel rendelkezik: a tranziens jellemző módszer (az objektum-reakció a "lépésben), az objektum perturbációjának módszere az időszakos alak jelzései (a harmonikus perturbációkra való reakciója frekvenciák) és az objektum reakciójának módszere a delta-impulzusra. A szellőztető rendszerek nagy tehetetlensége miatt (a TOB több tíz másodperctől néhány percig) a versenyjelek azonosítása

A cikk további olvasásához teljes szöveget kell vásárolnia. A cikkeket formátumban küldjük el PDF. a fizetéskor megadott e-mailhez. Szállítási idő kevesebb, mint 10 perc. Egy cikk költsége - 150 rubel.

Powered tudományos munkák a "Általános és pontos tudományok általános és összetett problémái" témakörben

A szellőztető egység adaptív szabályozása dinamikus ellátási levegővel
Glebov R.S., Tumanov Op. - 2012
A vészhelyzetek kezelésének és modellezésének problémája az olajbányákra
LISKOVA M.YU., Naumov I.S. - 2013
A paraméteres szabályozás elméletének felhasználásáról az általános egyensúly számszerű modelljeire
Adilov Zhkshentbek Makeevich, Ashimov Abdykappar Ashimovich, Ashimov Askar Abdykapparovich, Borovský Nikolay Jurijevics, Borovský Yuri Vyacheslavovich, Sultanov Bakhyt Turlyovaanovich - 2010
A bioklimatikus tető modellezése természetes szellőzéssel
Ouedraogo A., Ouedraogo I., Palm K., Zenghmati B. - 2008

Küldje el a jó munkát a tudásbázisban egyszerű. Használja az alábbi űrlapot

A diákok, egyetemi hallgatók, fiatal kutatók, akik a tudásbázist a tanulásban és a munka nagyon hálás lesz neked.

Hasonló dokumentumok

A rendszer működésének alapjai automatikus vezérlés befolyásoló szellőztetés, Építése és matematikai leírása. Technológiai folyamat berendezések. A szabályozó kiválasztása és kiszámítása. A SAR stabilitásának tanulmányozása, minőségi mutatói.

tanfolyam, hozzáadva 02/16/2011

Általános jellemzők és a kinevezés, a kínálat és a kipufogó szellőztetés automatikus ellenőrzésének gyakorlati alkalmazása. A szabályozási folyamat automatizálása, a végrehajtás elvei és szakaszai. A pénzeszközök megválasztása és gazdasági indokaik.

tézis, hozzáadva 04/10/2011

A meglévő elemzés tipikus sémák A szellőztető műhelyek automatizálása. Matematikai modell Szellőzési folyamat gyártási helyek, Az automatizálás és az ellenőrzések kiválasztása és leírása. Az automatizálási projekt költségeinek kiszámítása.

tézis, hozzáadva 11.06.06.2012

Összehasonlító elemzés A tipikus gradiens tervek műszaki jellemzői. A vízellátó rendszerek elemei és besorolása. Matematikai modell a forgóvízellátás folyamatának, az automatizálási eszközök és az ellenőrzések kiválasztásának és leírása.

tézis, Hozzáadott 04.09.2013

A csővezeték általános jellemzői. A helyszín klimatikus és geológiai jellemzői. A szivattyúállomás főtervét. Főszivattyúzás és tartály Park NPS-3 "Almetyevsk". A szivattyúbolt ellátási és kipufogószellőzési rendszerének kiszámítása.

tézis, 17/04/2013

A dekoratív dobozok tervezési projektének kialakításának elemzése. Heraldry, mint egy speciális fegyelem, amely a címer tanulmányozása során foglalkozik. A viaszmodellek felszerelésének módja. A kagyló rekeszének kiszámításának és kipufogószellőzésének kiszámítása.

tézis, Hozzáadott 01/26/2013

A telepítés leírása automatizálási objektumként, a technológiai folyamat javításának lehetőségei. A technikai eszközök komplex elemeinek kiszámítása és kiválasztása. Az automatikus vezérlőrendszer kiszámítása. Alkalmazási szoftverek fejlesztése.

tézis, 24.11.2014

Ebben a szakaszban leírjuk, hogy a vezérlőrendszerben szereplő fő elemek technikai jellegzetességeket és matematikai leírást adnak nekik. Tartsunk részletesebben a kaloriferen áthaladó ellátó levegő hőmérsékletének automatikus szabályozásának rendszerét. Mivel a készítmény főbb terméke a levegő hőmérséklete, akkor az érettségi projekt keretében elhanyagolható a matematikai modellek építésével és a keringési folyamatok modellezésével és a levegőáramlások modellezésével. Ezenkívül a SAU PVV működésének matematikai megalapozottsága elhanyagolható a helyiségek architektúrájának jellemzői miatt - a külső felkészületlen levegő beáramlása a műhelybe és raktárakba a résidőken keresztül, a rések jelentősek. Ezért, minden légáramlásnál szinte lehetetlen az "oxigén éhezés" állapota a műhely munkatársai között.

Így a levegő eloszlásának termodinamikai modellje a helyiségben, valamint a SAU matematikai leírása levegőfogyasztással elhanyagolható, elhanyagolva. Tartsunk részletesebben a SAR levegő hőmérsékletének kialakulását. Valójában ez a rendszer a nyomtató szelepének helyzetének automatikus szabályozásának rendszere, a befújtó levegő hőmérsékletétől függően. Rendelet - Az arányos törvény kiegyensúlyozással.

Képzelje el a SAU-ban szereplő alapelemeket, adjuk nekik előírásoklehetővé téve, hogy azonosítsuk a vezetés jellemzőit. A régi rendszer műszaki útlevelével és korábbi mérnöki számításaival, valamint az elvégzett kísérletek és tesztek eredményeinek kiválasztásával irányítjuk a berendezéseket és az automatizálási eszközöket.

Patch és kipufogó centrifugális rajongók

A szokásos centrifugális ventilátor egy spirál burkolatú munkalapokkal ellátott kerék, amikor a bemeneti levegőbe belépő levegőt a bemeneten keresztül forgatják, adja meg a pengék közötti csatornákat, és a centrifugális erő hatását a csatornák mentén mozgatja, a Spirál burkolat, és elküldi a kimenetét. A burkolat a dinamikus nyomást statikusnak is átalakítja. A ház fejének fokozása, diffúzor. Ábrán. 4.1 ábrázolja a centrifugális ventilátor általános képét.

A szokásos centrifugális kerék pengékből, hátsó lemezből, hubsból és elülső lemezből áll. Az alom vagy pontos hub, amelynek célja a kerék a tengelyhez, bothoz, hegesztéshez vagy hegesztéshez a hátsó lemezhez. Megdöntött pengék a lemezre. A pengék elülső élei általában az első gyűrűhöz kapcsolódnak.

Spirál burkolatot végeznek az acéllemezből és független támogatásokra, rajongókra alacsony fogyasztású Az ágyhoz vannak csatlakoztatva.

A kerék elfordulásakor a levegőt a motor energiabemenetének részét továbbítják. A keréknyomás által kifejlesztett levegő sűrűségétől függ, geometriai alak Pengék és kerületi sebesség a lapátok végén.

A centrifugális ventilátorlapok kimeneti élei előrehajolhatók, radiális és ívelt hátra. Egészen a közelmúltig elsősorban a pengék szélei előrehajoltak, amint csökkenthető dimenziók Rajongók. Jelenleg gyakran vannak dolgozó kerekek pengékkel, visszahajlanak, mert lehetővé teszi, hogy növelje a KP-t. Ventilátor.

Ábra. 4.1.

A rajongók ellenőrzése során szem előtt kell tartani, hogy a hétvégén (a levegőben) a lapátok szélei a nyomás nélküli bemenetek biztosítása érdekében mindig meg kell hajolni a kerék forgásirányának irányába.

Ugyanazok a rajongók, amikor a forgási sebesség megváltoztatása különböző táplálékokat tartalmazhat és különböző nyomást gyakorolhat, függõen nemcsak a ventilátor tulajdonságai és a forgássebesség, hanem a hozzájuk kapcsolódó légcsatornáktól is.

A rajongók specifikációja kifejezi a működésének fő paraméterei közötti kapcsolatot. Teljes jellemző A ventilátort a tengely (N \u003d CONST) folyamatos forgásának gyakoriságánál a tápfeszültség q és a P nyomás, az N és a KPD közötti függőséggel fejezzük ki, a P (q), N (q) és t (Q) függőség ) Általában egy diagramon épül. Felveszik a ventilátort. A jellemző a tesztek alapján épül fel. Ábrán. 4.2 A TC-4-76-16 centrifugális ventilátorának aerodinamikai jellemzőit mutatja, amelyet a bevezető objektumban kínálnak

Ábra. 4.2.

A ventilátor teljesítménye 70 000 m3 / h vagy 19,4 m3 / s. Ventilátor tengely forgási frekvenciája - 720 rpm. vagy 75,36 rad / sec., A meghajtó hatalma aszinkron ventilátor motor 35 kW.

A ventilátor be van helyezve a kültéri légköri levegőbe a kaloriferbe. A levegő hőátadás következtében forró víz, A hőcserélő csöveken keresztül továbbított levegő fűthető.

Tekintsük a VC-4-76 No. 16 ventilátorának szabályozási sémáját. Ábrán. 4.3 funkcionális diagram Ventilátor egység a forgássebesség beállításakor.

Ábra. 4.3.

A ventilátor átviteli funkciója amplifikációs együtthatóként jeleníthető meg, amelyet a ventilátor aerodinamikai jellemzői alapján határoztunk meg (4.2. Ábra). A ventilátor nyeresége az operációs ponton 1,819 m3 / s (a minimális lehetséges, kísérletileg telepítve).

Ábra. 4.4.

Kísérleti Megállapították, hogy a ventilátor működésének szükséges módjainak végrehajtása érdekében a frekvenciaváltó szabályozásához a következő feszültségértékek szükségesek (4.1. Táblázat):

4.1. Táblázat A szellőzési módok támogatása

Ugyanakkor, hogy növelje a ventilátorok elektromos motorjának megbízhatóságát, mint ellátási és kipufogócsomag, nincs szükség a maximális teljesítményű működési módok beállítására. Egy feladat kísérleti kutatás Ez volt az ellenőrzési hangsúlyok megtalálása, amelyekben a légi árfolyamok normáit tovább tiszteletben tartják.

A kipufogó szellőztetését három képviseli centrifugális rajongók VTS-4-76-12 márkák (teljesítmény 28000 m3 / h n \u003d 350 fordulat / perc, teljesítmény aszinkron meghajtó n \u003d 19,5 kW) és VTS-4-76-10 (kapacitás 20 000 m3 / h n \u003d 270 fordulat / perc, a Aszinkron meghajtó hatalma n \u003d 12,5 kW). Hasonlóképpen a vezérlési feszültségek értékeit kísérletileg a kipufogószellőztetéshez (4.2. Táblázat) kaptuk.

Az "oxigén éhezés" állapotának megakadályozása a munkamódszerekben, kiszámítjuk a légcsere normáit a kiválasztott rajongókkal. Meg kell felelnie az állapotnak:

4.2. Táblázat Kipufogószellőzési módok

A hiányos levegő kiszámításánál, kívülről, valamint az épület építészete (falak, átfedés).

A szellőztetéshez tartozó helyiségek mérete: 150x40x10 m, a szoba teljes térfogata az erény? 60000 m3. A szükséges ellátó levegőmennyiség 66 000 m3 / h (az 1.1. Ábra - a minimumot választják, mivel a levegő áramlása nem vett kívülről). Nyilvánvaló, hogy a kiválasztott üzemmódok ellátó ventilátor Megfelelnek az állapotnak.

A teljes kibővített levegő a következő képlet szerint számít

A sürgősségi kipufogódások a kipufogóág kiszámításához vannak kiválasztva. Figyelembe véve a korrekciós együtthatót 1.1 (mivel a vészhelyzeti üzemmódot a lehető legkisebb) lehet elfogadni), a kiterjesztett levegő 67,76 m3 / h. Ez az érték a megengedett hibák és a korábban elfogadott foglalások megfelelnek a feltételeknek (4.2), ami azt jelenti, hogy a ventilátorok kiválasztott működési módja megbirkózik a légcsere sokféleségének biztosításával.

A ventilátor elektromos motorokban is van egy beépített túlmelegedés (termosztát). A motor hőmérsékletének növekedésével a termosztát relé érintkezése leállítja az elektromos motor működését. A nyomáscsökkentő érzékelő rögzíti a motor leállítását, és jelet ad a kezelőpanelnek. Szükség van a SAU PVV reakciójára a ventilátor motorok vészleállására.