A növényi szellőzés matematikai modellezése. A tudomány és az oktatás modern problémái a finom szellőzés matematikai modellje

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. Modern problémák Légköri diffúzió és szennyeződés a légkörben. - 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.: Hydrometeoizdat, 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 választás tervezési megoldások A szellőztetés területén képesnek kell lennie arra, 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 áramlásával kapcsolatos szellőzési problémák megoldása, a differenciálegyenletek megoldásában a fizikai folyamatok hasító áramkörét használják. 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.

"Alapvető verzió "ként figyelembe vehetjük az általánosan elfogadott kiegyensúlyozott számítási módszerek eredményeit, amelyek lehetővé teszik, hogy összehasonlítsa a vizsgált problémára jellemző integrált értékeket.

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. Modellezése szellőzés kibocsátás a tervezési szakaszban a tárgyakat lehet tekinteni, mint az egyik szempontból a modellezés célzó környezetbiztonsági az objektum.

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

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. Felszerelés technikai folyamat. A szabályozó kiválasztása és kiszámítása. A SAR stabilitásának tanulmányozása, minőségi mutatói.

tanfolyam, hozzáadva 02/16/2011

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

tézis, hozzáadva 04/10/2011

A meglévő tipikus szellőztetési automatizálási rendszerek elemzése gyártási műhelyek. Matematikai modell Az ipari helyiségek szellőztetésének folyamata, az automatizálási eszközök és az ellenőrzések megválasztása és leírása. Az automatizálási projekt költségeinek kiszámítása.

tézis, hozzáadva 11.06.06.2012

Összehasonlító elemzés technikai sajátosságok tipikus struktúrák Gradiren. 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

Előrejelzés termikus rezsim A szolgált zónákban többfaktori feladat. Ismeretes, hogy a termikus üzemmód fűtés, szellőztetés és légkondicionáló rendszerek segítségével készül. A fűtési rendszerek tervezésénél azonban a rendszer többi részében létrehozott levegőáramlások hatása nem kerül figyelembe. Részben ez indokolja az a tény, hogy a légáramlás hatása a termikus rendszerre jelentéktelen lehet a szabályozói levegő mobilitásában a kiszolgált övezetekben.

Alkalmazási rendszerek sugárzó fűtés Új megközelítéseket igényel. Ez magában foglalja annak szükségességét, hogy teljesítsük az emberi besugárzás normáit a munkahelyeken és elszámolják a sugárzó hő eloszlását a mellékelt struktúrák belső felületén. Végtére is, sugárzó fűtéssel ezek a felületek előnyösen felmelegednek, ami viszont hőbe keverés a szobába konvekcióval és sugárzással. Ennek rovására van, hogy a belső levegő szükséges hőmérséklete támogatott.

Rendszerint a legtöbb helyiség esetében a fűtési rendszerek mellett a szellőzőrendszerek eszköze szükséges. Tehát, ha gáz sugárzó fűtési rendszereket használ, a helyiséget szellőzőrendszerekkel kell felszerelni. A helyiségek minimális légcsere a káros gázok és a gőz által előállított SP 60.13330.12 kiadásával. Fűtőszellőztetés és légkondicionáló, és nem kevésbé egyedülálló, és 6 m-nél nagyobb magasságban - legalább 6 m 3 1 m 2 emeleti területen. Ezenkívül a szellőzőrendszerek teljesítményét a helyiségek célja is határozzák meg, és a hő- vagy gázelosztások vagy a helyi napok kompenzációjának feltételeiből kiszámítják. Természetesen a légcsere nagyságát ellenőrizni kell, és az égéstermékek asszimilációs állapotára kell ellenőrizni. Az eltávolított levegő térfogatának kompenzációját rendszerek végzik szellőztetés. Ugyanakkor jelentős szerepet játszik a termikus rezsim kialakulásában a karbantartott övezetekben a tápellátási sugár és az általuk bevezetett melegség.

Kutatási módszer és eredmények

Így a komplex hő- és tömegátadási folyamatok hozzávetőleges matematikai modelljét kell kialakítani egy olyan helyiségben, amely sugárzó fűtéssel és szellőztetéssel jár. A matematikai modell a levegő-termikus egyenlegek egyenleteinek rendszere a szoba jellegzetes köteteihez és felületéhez.

A rendszer megoldása lehetővé teszi, hogy meghatározza a levegő paramétereit a kiszolgált zónában, amikor különböző lehetőségek A sugárzó fűtőberendezések elhelyezése, figyelembe véve a szellőzőrendszerek hatását.

Matematikai modell építése egy olyan produkciós helyiség példáján, amely sugárzó fűtéssel és más hőtermelési forrásokkal rendelkezik. Az emitterek hőáramlása az alábbiak szerint kerül elosztásra. A konvekciós áramlások a felső területre emelkednek az átfedés alatt, és adják a belső felület hőjét. Az emitter hőáramlásának sugárzó komponensét a külső burkolatok belső felületének belső felülete érzékeli. Ezeket a felületek hőkezelő belső levegőt és sugárzást adnak - más belső felületek. A hő egy részét a külső levegő külső kerítés kialakításán keresztül továbbítják. A számított hőcserélő áramkört az 1. ábrán mutatjuk be. 1a.

A Matmodel épülete a sugárzó fűtés rendszerével ellátott termelési helyiség példájára fontolja meg, és más hőtermelési forrásokkal rendelkezik. A konvekciós áramlások a felső területre emelkednek az átfedés alatt, és adják a belső felület hőjét. Az emitter termikus fluxusának sugárzó komponensét a külső záróhelyi struktúrák belső felülete érzékeli

Ezután figyelembe vesszük a levegőáramlások keringésének kialakítását (1b. Ábra). Mi fogunk vehetünk egy rendszert a "felülről felfelé" szervezéséről. A levegőt egy összegben szolgálják fel M. PR a karbantartott zóna irányában, és fogyasztással eltávolítjuk a felső zónából M. in \u003d. M. Ave. A kiszolgált zóna felső szintjén a sugárhajtó levegő áramlása van M. Oldal A légáramlás növekedése a tápvezetékben a sugárból leválasztott keringő levegőnek köszönhető.

Bemutatjuk a patakok feltételes határait - olyan felületek, amelyeken csak a normál komponensek sebességgel rendelkeznek. Ábrán. 1B A patakok határokat a kötőjel vonal mutatja. Ezután kiemeljük a számított köteteket: a kiszolgált zónát (az emberek állandó tartózkodásával); Teljes áramok és ülő konvektív áramlások. Az ülő konvektív áramok iránya a külső javítószerkezetek és a környező levegő belső felületének hőmérsékletétől függ. Ábrán. Az 1b. Ábrán egy olyan sémát mutat, amelynek lecsökkentő konvektív folyamata van.

Tehát a levegő hőmérséklete a karbantartott övezetben t. A WZ az ellátó fúvókák keverése következtében alakul ki, a konvektív áramokat és a konvektív hőt átalakítják belső felületek Pál és falak.

Figyelembe véve a kifejlesztett hőcserélő és keringési rendszereket (1. ábra), a kiválasztott kötetek hő-egyenlegének egyenletei:

Itt tól től - levegőhő kapacitás, J / (kg · ° C); Q. A gáz sugárzó fűtési rendszerének teljesítménye, W; Q. I. Q.* C - konvektív hőátadás a fal belső felületén a kiszolgált zónában és a fal fölött a karbantartott övezet, W; t. oldal t. C I. t. WZ - levegő hőmérséklete a tápegység bejáratánál, egy használt konvektív patakban és a munkaterületben, ° C; Q. TP - hőveszteség, WT, egyenlő a hőveszteség összegével a külső záró struktúrákon keresztül:

A légáramlás a tápkábelben a beömlőnyílásban a kiszolgált zónába kerül az M. I. Grimitlin által kapott függőség alkalmazásával.

Például, például a kompakt fúvókák létrehozása, a sugár áramlási sebessége:

hol m. - sebességcsökkentési együttható; F. 0 a levegőelosztó bemeneti csövének keresztmetszete, m 2; x. - távolság a légelosztótól a kiszolgált zónába való belépés helyéig, m; NAK NEK H a nem-eroszosás együtthatója.

A használt konvektív patakban a légáramlást a következők határozzák meg:

hol t. C a külső falak belső felületének hőmérséklete, ° C.

Egyenletek termikus egyensúly A határfelületekhez nézzen:

Itt Q. c, Q.* C, Q. PL I. Q. PT - konvektív hőátadás a fal belső felületén a kiszolgált zónában - a szellőző zóna feletti falak, a nemek és a bevonat; Q. TP.S. Q.* TP.S. Q. Tp.pl, Q. TP PT - hőveszteség a megfelelő struktúrákon keresztül; W. tól től, W.* C, W. bl W. PT - sugárzó termikus áramlatok az emitterből, amelyek beírják ezeket a felületeket. A konvektív hőátadást egy bizonyos függőség határozza meg:

hol m. J - Az együttható meghatározása a hőáramlásának és irányának helyzetét figyelembe véve; F. J - Felület, M 2; Δ. t. J a felületi hőmérséklet és a környezeti levegő különbsége, ° C; J. - Felszíni típusú index.

Teplopotieri Q. A TJ kifejezhető

hol t. H a kültéri hőmérséklet, ° C; t. J - A külső burkolatok belső felületének hőmérséklete, ° C; R. és R. H - külső kerítés hőátviteli és hőátadás, m 2 · ° C / W.

Matmeodel hő- és tömegátadás folyamata a sugárzó fűtés és szellőztetés együttes hatásában. Az eredmények a megoldás lehetővé teszi, hogy megkapjuk a főbb jellemzői a termikus rendszer tervezésénél rendszerek sugárzó fűtés az épületek különböző célokra ellátott szellőztető rendszerek

Radiáns hőáramlások a sugárzó fűtési rendszerek radiátoraiból Wj.a sugárzás kölcsönös területén keresztül kiszámították az emitterek és a környező felületek önkényes orientációjának megfelelően:

hol tól től 0 - Az abszolút fekete test sugárzási együtthatója, W / (M 2 · K 4); ε ij - a felületek hőcseréjében részt vevő feketék csökkentése ÉN. és J.; H. IJ - A sugárzási felületek kölcsönös területe ÉN. és J., m 2; T. Én - átlaghőmérséklet sugárzó felület, amelyet az emitter termikus egyensúlyából határoztak meg; T. J - Hőmérséklet-látható felület, K.

Amikor helyett kifejezéseket hőáramot és a levegő ráfordítások fúvókák, kapunk egy egyenletrendszer, amelyek egy hozzávetőleges matematikai modellje a folyamatok a hő és anyagátadás során sugárzó fűtés. A rendszer megoldásához szabványos számítógépes programok használhatók.

A sugárzó fűtés és szellőztetés közös hatásában hő- és tömegátadási folyamatok matematikai modellje. Az eredmények a megoldás lehetővé teszi, hogy hozzájussanak a legfontosabb jellemzői a termikus rendszer tervezésénél rendszerek sugárzó fűtés az épületek különböző célokra ellátott szellőztető rendszerek.

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 differenciál egyenletek Leírja a folyadékok és gázok áramlását. 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.

Per utóbbi évek A geometriailag és termodinamikailag komplex tárgyak széles választéka felhalmozódott. Módszerek használatát számítási hidrodinamika jelentősen javítja a lehetőségeit tervezése szellőztető rendszerek, amely lehetővé teszi egy nagy pontossággal megjósolni az elosztó sebesség, nyomás, hőmérséklet, a komponens koncentrációja bármely ponton az épület, 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. A csomag teljesítménye a szellőztetés feladatainak megoldása során
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.

Ahhoz, hogy a kívánt levegő hőmérséklete a térfogata a műhely (a hideg évszakban, nem alacsonyabb, mint 15 ° C) a projekt szellőztető és légkondicionáló rendszerekben. 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 módszerrel az ellátás, nincs nagyobb sebességgel jönnek létre a munkaterületen, és ez lehet elérni kellően egységes minta hőmérséklet és sebesség egész terjedelmében a műhelyben.

Végső döntés

Hőmérséklet és sebességmezők három keresztmetszetben, amely a szívóhálón áthalad, az 1. ábrán látható. 2 és 3. A hőmérséklet megoszlása \u200b\u200ba szobában egyenletes. Csak a kemencék koncentrációjában van a mennyezet alatt magasabb hőmérsékleten. 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 használata a szellőztetés és a légkondicionáló feladatokban nagyon ígéretes irány, amely lehetővé teszi a projekt szakaszában a döntés kijavítását, megakadályozhatja, hogy az objektumok üzembe helyezése után ki kell javítani a sikertelen tervezési megoldásokat. ●

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

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 szellőzőrendszerekre vonatkozó új követelmények megjelenése miatt a zárt vezérlő áramkörök beállítására szolgáló kísérleti módszerek nem tudják teljes mértékben megoldani a folyamat automatizálásának feladatát. 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 matematikai modellek struktúráit szellőztető egységA szellőztetőberendezés azonosításának módját figyelembe veszik, a rendelkezésre álló modellek alkalmazása gyakorlati alkalmazása a gyakorlatban.

Kulcsszavak: azonosítás, matematikai modell, szellőztető telepítés, kísérleti tanulmány Matematikai modell, a matematikai modell minőségének kritériumai.

A matematikai modell azonosításának gyakorlati vonatkozásai

Szellőztető telepítés

Ezzel kapcsolatban előfordulása új követelmények rendszerek szellőztetés, kísérleti módszerek kiigazítása a zárt kontúrok vezetés „t megoldani a problémát, az automatizálás technológiai folyamat teljes. Kísérleti módszerek kiigazításnak a put kritériumainak optimalizálás (minőségi követelmény 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 rendszer menedzsmentje az egyik fő automatizálási feladat. mérnöki rendszerek épület. 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. Gyakorlati alkalmazás adaptív szabályozók egy értékelést a referencia modell is minőségromlás mutatók ugyanazt a példát.

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. Vízvezeték használata esetén a működtetőegység háromutas szelep, ha elektromos vivőanyagot használ - impulzus 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 szellőztető egység azonosításának feladata, amikor a légáram hőmérsékletét szabályozza a légáram hőmérsékletének szabályozására a vezérlőjel közötti funkcionális függőség meghatározására az U1 kalibrátor működtetőjének és az XI légáram hőmérsékletének meghatározására.

A szellőztető egység matematikai modellének szerkezetének meghatározásához szükség van az azonosításra. A kívánt jellemzők megszerzése passzív és aktív kísérlet esetén lehetséges. A passzív kísérlet módszer azon alapul, a regisztráció a szabályozott folyamat paramétereit a normális működését a tárgyat anélkül, hogy bármilyen szándékos zavarást. 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