Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması

"Bir filin qəfəsindəki "camış" yazısını oxusanız, gözlərinizə inanmayın." Kozma Prutkov

Əvvəlkidə Model əsaslı dizayn haqqında məqalə obyekt modelinin nə üçün lazım olduğu göstərildi və sübut olundu ki, bu obyekt modeli olmadan yalnız model əsaslı dizayndan marketinq çovğunu kimi mənasız və amansız danışmaq olar. Ancaq bir obyektin modeli ortaya çıxanda, səlahiyyətli mühəndislər həmişə ağlabatan bir sualla qarşılaşırlar: obyektin riyazi modelinin real obyektə uyğun olduğuna dair hansı sübutlar var.

Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması

Bu suala bir misal cavab verilir elektrik ötürücülərinin model əsaslı dizaynı haqqında məqalə. Bu yazıda biz ümumi xarakterli bəzi nəzəri mülahizələrlə təcrübəni seyreltməklə, təyyarə kondisioner sistemləri üçün bir model yaratmaq nümunəsinə baxacağıq.

Obyektin etibarlı modelinin yaradılması. Nəzəriyyə

Tələsməmək üçün sizə model əsaslı dizayn üçün model yaratmaq alqoritmi haqqında dərhal məlumat verəcəyəm. Yalnız üç sadə addımdan ibarətdir:

1 Adım. Modelləşdirilmiş sistemin dinamik davranışını təsvir edən cəbri-diferensial tənliklər sistemini işləyib hazırlayın. Prosesin fizikasını bilirsinizsə, bu sadədir. Artıq bir çox elm adamları bizim üçün Nyuton, Brenul, Navier Stokes və başqa Stangels, Compasses və Rabinoviçin adına əsas fiziki qanunları işləyib hazırlamışlar.

2 Adım. Nəticə sistemdə sınaqlardan əldə edilə bilən empirik əmsallar və modelləşdirmə obyektinin xüsusiyyətlərini seçin.

3 Adım. Obyekti sınaqdan keçirin və tam miqyaslı təcrübələrin nəticələrinə əsasən modeli tənzimləyin ki, o, lazımi təfərrüat dərəcəsi ilə reallığa uyğun olsun.

Gördüyünüz kimi, sadədir, cəmi iki üç.

Praktik icra nümunəsi

Təyyarədəki kondisioner sistemi (ACS) avtomatik təzyiqə qulluq sisteminə qoşulur. Təyyarədə təzyiq həmişə xarici təzyiqdən çox olmalıdır və təzyiqin dəyişmə sürəti elə olmalıdır ki, pilotların və sərnişinlərin burun və qulaqlarından qan axmasın. Buna görə də, hava giriş və çıxış nəzarət sistemi təhlükəsizlik üçün vacibdir və onun inkişafı üçün bahalı sınaq sistemləri yerə qoyulur. Onlar uçuş hündürlüyündə temperatur və təzyiq yaradır, müxtəlif hündürlüklərdəki aerodromlarda uçuş və eniş şəraitini təkrarlayır. Və SCV-lər üçün idarəetmə sistemlərinin işlənib hazırlanması və sazlanması məsələsi tam potensialına yüksəlir. Qənaətbəxş nəzarət sistemi əldə etmək üçün test stendini nə qədər işlətəcəyik? Aydındır ki, əgər biz bir obyektin modelində idarəetmə modelini qursaq, onda sınaq stendində iş dövrü əhəmiyyətli dərəcədə azaldıla bilər.

Təyyarənin kondisioner sistemi hər hansı digər istilik sistemi ilə eyni istilik dəyişdiricilərindən ibarətdir. Batareya Afrikada da batareyadır, yalnız kondisionerdir. Ancaq təyyarənin qalxma çəkisi və ölçüləri ilə bağlı məhdudiyyətlərə görə, istilik dəyişdiriciləri daha kiçik bir kütlədən mümkün qədər çox istilik ötürmək üçün mümkün qədər yığcam və səmərəli hazırlanır. Nəticədə, həndəsə olduqca qəribə olur. Baxılan işdə olduğu kimi. Şəkil 1, istilik ötürülməsini yaxşılaşdırmaq üçün plitələr arasında bir membranın istifadə edildiyi bir plitə istilik dəyişdiricisini göstərir. Kanallarda isti və soyuq soyuducu alternativ olur və axın istiqaməti eninədir. Bir soyuducu ön hissəyə, digəri yan tərəfə verilir.

SCR-nin idarə edilməsi problemini həll etmək üçün belə bir istilik dəyişdiricisində vahid vaxtda bir mühitdən digərinə nə qədər istilik ötürüldüyünü bilməliyik. Bizim tənzimlədiyimiz temperaturun dəyişmə sürəti bundan asılıdır.

Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması
Şəkil 1. Təyyarənin istilik dəyişdiricisinin diaqramı.

Modelləşdirmə problemləri. Hidravlik hissə

İlk baxışdan vəzifə olduqca sadədir, istilik dəyişdiricisi kanalları vasitəsilə kütlə axını və kanallar arasında istilik axını hesablamaq lazımdır.
Kanallardakı soyuducu suyun kütləvi axını Bernouli düsturu ilə hesablanır:

Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması

Ü:
ΔP – iki nöqtə arasındakı təzyiq fərqi;
ξ – soyuducu sürtünmə əmsalı;
L - kanal uzunluğu;
d – kanalın hidravlik diametri;
ρ - soyuducu sıxlığı;
ω – kanalda soyuducu suyunun sürəti.

İxtiyari formalı bir kanal üçün hidravlik diametri düsturla hesablanır:

Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması

Ü:
F – axın sahəsi;
P - kanalın nəmlənmiş perimetri.

Sürtünmə əmsalı empirik düsturlardan istifadə edərək hesablanır və soyuducu axınının sürətindən və xüsusiyyətlərindən asılıdır. Müxtəlif həndəsələr üçün müxtəlif asılılıqlar əldə edilir, məsələn, hamar borularda turbulent axın düsturu:

Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması

Ü:
Re - Reynolds nömrəsi.

Düz kanallarda axın üçün aşağıdakı düsturdan istifadə etmək olar:

Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması

Bernoulli düsturundan müəyyən bir sürət üçün təzyiq itkisini hesablaya bilərsiniz və ya əksinə, verilmiş təzyiq düşməsi əsasında kanalda soyuducu sürətini hesablaya bilərsiniz.

İstilik mübadiləsi

Soğutucu ilə divar arasındakı istilik axını düsturla hesablanır:

Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması

Ü:
α [W/(m2×deg)] – istilik ötürmə əmsalı;
F - axın sahəsi.

Borularda soyuducu axını problemləri üçün kifayət qədər tədqiqat aparılmışdır və bir çox hesablama metodları mövcuddur və bir qayda olaraq, hər şey istilik ötürmə əmsalı α [W/(m2×deg)] üçün empirik asılılıqlara düşür.

Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması

Ü:
Nu - Nusselt nömrəsi,
λ – mayenin istilik keçiricilik əmsalı [W/(m×deg)] d – hidravlik (ekvivalent) diametr.

Nusselt sayını (meyarını) hesablamaq üçün empirik kriteriya asılılıqlarından istifadə olunur, məsələn, yuvarlaq bir borunun Nusselt sayını hesablamaq üçün düstur belə görünür:

Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması

Burada biz artıq Reynolds sayını, divar temperaturunda və maye temperaturunda Prandtl sayını və qeyri-bərabərlik əmsalını görürük. (Mənbə)

Oluklu lövhə istilik dəyişdiriciləri üçün formula oxşardır ( Mənbə ):
Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması

Ü:
turbulent axın üçün n = 0.73 m =0.43,
əmsalı a - plitələrin sayından və axın rejimindən asılı olaraq 0,065-0.6 arasında dəyişir.

Nəzərə alaq ki, bu əmsal axının yalnız bir nöqtəsi üçün hesablanır. Növbəti nöqtə üçün mayenin fərqli bir temperaturu var (qızdı və ya soyudu), divarın fərqli bir temperaturu və buna uyğun olaraq bütün Reynolds nömrələri və Prandtl nömrələri üzür.

Bu məqamda istənilən riyaziyyatçı deyəcək ki, əmsalın 10 dəfə dəyişdiyi sistemi dəqiq hesablamaq mümkün deyil və o, haqlı olacaq.

Hər hansı bir praktik mühəndis deyəcək ki, hər istilik dəyişdiricisi fərqli şəkildə istehsal olunur və sistemləri hesablamaq mümkün deyil və o da haqlı olacaq.

Model əsaslı dizayn haqqında nə demək olar? Həqiqətən hər şey itirildi?

Bu yerdə Qərb proqram təminatının qabaqcıl satıcıları sizə superkompüterlər və “onsuz edə bilməzsiniz” kimi 3D hesablama sistemləri satacaqlar. Və 1 dəqiqə ərzində temperaturun paylanmasını əldə etmək üçün bir gün ərzində hesablama aparmaq lazımdır.

Aydındır ki, bu bizim seçimimiz deyil, biz real vaxtda olmasa da, heç olmasa yaxın vaxtlarda idarəetmə sistemini sazlamalıyıq.

Təsadüfi həll

İstilik dəyişdiricisi hazırlanır, bir sıra sınaqlar aparılır və verilən soyuducu axını sürətlərində sabit temperaturun səmərəliliyi cədvəli qurulur. Sadə, sürətli və etibarlı, çünki məlumatlar testdən gəlir.

Bu yanaşmanın mənfi cəhəti obyektin dinamik xüsusiyyətlərinin olmamasıdır. Bəli, biz sabit istilik axınının nə olacağını bilirik, lakin bir iş rejimindən digərinə keçərkən müəyyən etmək üçün nə qədər vaxt lazım olacağını bilmirik.

Buna görə də, lazımi xüsusiyyətləri hesablayaraq, əvvəlcə qarşısını almaq istədiyimiz sınaq zamanı birbaşa idarəetmə sistemini konfiqurasiya edirik.

Model əsaslı yanaşma

Dinamik istilik dəyişdiricisinin modelini yaratmaq üçün empirik hesablama düsturlarında - Nusselt sayı və hidravlik müqavimətdə qeyri-müəyyənlikləri aradan qaldırmaq üçün test məlumatlarından istifadə etmək lazımdır.

Həll sadədir, hər şey dahiyanədir. Empirik düstur götürürük, təcrübələr aparırıq və a əmsalının qiymətini təyin edirik və bununla da düsturdakı qeyri-müəyyənliyi aradan qaldırırıq.

İstilik ötürmə əmsalının müəyyən bir dəyərinə sahib olduğumuz anda, bütün digər parametrlər saxlanmanın əsas fiziki qanunları ilə müəyyən edilir. Temperatur fərqi və istilik ötürmə əmsalı vahid vaxtda kanala ötürülən enerjinin miqdarını müəyyən edir.

Enerji axınını bilməklə, hidravlik kanalda soyuducu üçün enerji kütləsinin və təcilin saxlanması tənliklərini həll etmək mümkündür. Məsələn, bu:

Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması
Bizim vəziyyətimiz üçün divar və soyuducu arasında istilik axını - Qwall - qeyri-müəyyən olaraq qalır. Daha ətraflı baxa bilərsiniz Burada…

Həm də kanal divarı üçün temperatur törəmə tənliyi:

Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması
Ü:
ΔQwall – kanal divarına daxil olan və çıxan axın arasındakı fərq;
M kanal divarının kütləsidir;
Cpc – divar materialının istilik tutumu.

Modelin dəqiqliyi

Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, bir istilik dəyişdiricisində plitənin səthində bir temperatur paylanması var. Sabit bir vəziyyət dəyəri üçün, plitələr üzərində ortalama götürə və istifadə edə bilərsiniz, bütün istilik dəyişdiricisini bir konsentrasiya nöqtəsi kimi təsəvvür edərək, bir temperatur fərqində istilik istilik dəyişdiricisinin bütün səthi ilə ötürülür. Lakin keçici rejimlər üçün belə bir yaxınlaşma işləməyə bilər. Digər ekstremal bir neçə yüz min xal toplamaq və Super Kompüteri yükləməkdir, bu da bizim üçün uyğun deyil, çünki vəzifə idarəetmə sistemini real vaxtda və ya daha yaxşısı, daha sürətli konfiqurasiya etməkdir.

Sual yaranır, məqbul dəqiqliyi və hesablama sürətini əldə etmək üçün istilik dəyişdiricisini neçə bölməyə bölmək lazımdır?

Həmişə olduğu kimi, təsadüfən əlimdə amin istilik dəyişdiricisinin bir modeli oldu. İstilik dəyişdiricisi bir borudur, borularda istilik mühiti axır və çantalar arasında qızdırılan bir mühit axır. Problemi sadələşdirmək üçün bütün istilik dəyişdirici borusu bir ekvivalent boru kimi təmsil oluna bilər və borunun özü hər birində istilik köçürməsinin nöqtə modeli hesablanan diskret hesablama hüceyrələrinin dəsti kimi təqdim edilə bilər. Tək hüceyrəli modelin diaqramı Şəkil 2-də göstərilmişdir.İsti hava kanalı və soyuq hava kanalı kanallar arasında istilik axınının ötürülməsini təmin edən divar vasitəsilə birləşdirilir.

Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması
Şəkil 2. İstilik dəyişdirici hüceyrə modeli.

Boru tipli istilik dəyişdiricisi modelini qurmaq asandır. Yalnız bir parametri dəyişə bilərsiniz - borunun uzunluğu boyunca bölmələrin sayı və müxtəlif arakəsmələr üçün hesablama nəticələrinə baxın. Uzunluq boyunca 5 nöqtəyə (şəkil 3) və uzunluq boyunca 100 nöqtəyə qədər (şəkil 4) bölmədən başlayaraq bir neçə variantı hesablayaq.

Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması
Şəkil 3. 5 hesablanmış nöqtənin stasionar temperatur paylanması.

Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması
Şəkil 4. 100 hesablanmış nöqtənin stasionar temperatur paylanması.

Aparılan hesablamalar nəticəsində məlum olub ki, 100 nöqtəyə bölünəndə stasionar temperatur 67,7 dərəcə təşkil edir. Və 5 hesablanmış nöqtəyə bölündükdə temperatur 72 dərəcə C olur.

Həmçinin pəncərənin aşağı hissəsində real vaxta nisbətən hesablama sürəti göstərilir.
Baxaq görək stabil vəziyyət temperaturu və hesablama sürəti hesablama nöqtələrinin sayından asılı olaraq necə dəyişir. Müxtəlif sayda hesablama hüceyrələri ilə hesablamalar zamanı sabit vəziyyət temperaturlarının fərqi əldə edilən nəticənin düzgünlüyünü qiymətləndirmək üçün istifadə edilə bilər.

Cədvəl 1. İstilik dəyişdiricisinin uzunluğu boyunca temperaturun və hesablama sürətinin hesablama nöqtələrinin sayından asılılığı.

Hesablama nöqtələrinin sayı Sabit temperatur Hesablama sürəti
5 72,66 426
10 70.19 194
25 68.56 124
50 67.99 66
100 67.8 32

Bu cədvəli təhlil edərək aşağıdakı nəticələr çıxara bilərik:

  • Hesablama sürəti istilik dəyişdiricisi modelindəki hesablama nöqtələrinin sayına nisbətdə azalır.
  • Hesablama dəqiqliyindəki dəyişiklik eksponent olaraq baş verir. Xalların sayı artdıqca, hər bir sonrakı artımda dəqiqləşdirmə azalır.

Şəkil 1-də olduğu kimi, çarpaz axınlı soyuducu ilə boşqablı istilik dəyişdiricisi vəziyyətində, elementar hesablama hüceyrələrindən ekvivalent model yaratmaq bir az daha mürəkkəbdir. Hüceyrələri çarpaz axınları təşkil edəcək şəkildə birləşdirməliyik. 4 hüceyrə üçün dövrə Şəkil 5-də göstərildiyi kimi görünəcəkdir.

Soyuducu axını isti və soyuq budaqlar boyunca iki kanala bölünür, kanallar istilik strukturları vasitəsilə birləşdirilir ki, kanaldan keçərkən soyuducu müxtəlif kanallarla istilik mübadiləsi aparır. Çarpaz axını simulyasiya edərək, isti soyuducu hər bir kanalda soldan sağa axır (bax. Şəkil 5), aşağıdan yuxarıya doğru axan soyuq soyuducunun kanalları ilə ardıcıl olaraq istilik mübadiləsi aparır (bax. Şəkil 5). Ən isti nöqtə yuxarı sol küncdədir, çünki isti soyuducu soyuq kanalın artıq qızdırılan soyuducu ilə istiliyi dəyişdirir. Ən soyuqu isə aşağı sağ tərəfdədir, burada soyuq soyuducu istiliyi birinci hissədə artıq soyumuş isti soyuducu ilə mübadilə edir.

Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması
Şəkil 5. 4 hesablama xanasının çarpaz axını modeli.

Bir boşqab istilik dəyişdiricisi üçün bu model istilik keçiriciliyinə görə hüceyrələr arasında istilik köçürməsini nəzərə almır və hər bir kanal təcrid olunduğu üçün soyuducu suyun qarışmasını nəzərə almır.

Ancaq bizim vəziyyətimizdə, son məhdudiyyət dəqiqliyi azaltmır, çünki istilik dəyişdiricisinin dizaynında büzməli membran axını soyuducu boyunca çoxlu izolyasiya edilmiş kanallara bölür (bax. Şəkil 1). Hesablama hüceyrələrinin sayı artdıqca, bir plitə istilik dəyişdiricisini modelləşdirərkən hesablama dəqiqliyinə nə baş verdiyini görək.

Dəqiqliyi təhlil etmək üçün istilik dəyişdiricisini dizayn hüceyrələrinə bölmək üçün iki variantdan istifadə edirik:

  1. Hər kvadrat hüceyrədə iki hidravlik (soyuq və isti axın) və bir istilik elementi var. (Şəkil 5-ə baxın)
  2. Hər kvadrat hüceyrədə altı hidravlik element (isti və soyuq axınlarda üç bölmə) və üç istilik elementi var.

Sonuncu vəziyyətdə iki növ əlaqə istifadə edirik:

  • soyuq və isti axınların əks axını;
  • soyuq və isti axının paralel axını.

Əks axın çarpaz axınla müqayisədə səmərəliliyi artırır, əks axın isə onu azaldır. Çox sayda hüceyrə ilə axın üzərində orta hesablama baş verir və hər şey real çarpaz axına yaxınlaşır (bax Şəkil 6).

Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması
Şəkil 6. Dörd hüceyrəli, 3 elementli çarpaz axın modeli.

Şəkil 7, modelin bölünməsinin müxtəlif variantları üçün qaynar xətt boyunca 150 ° C, soyuq xətt boyunca isə 21 ° C temperaturu olan havanın verilməsi zamanı istilik dəyişdiricisində sabit vəziyyətdə olan stasionar temperaturun paylanmasının nəticələrini göstərir. Hüceyrədəki rəng və rəqəmlər hesablama hüceyrəsindəki orta divar temperaturunu əks etdirir.

Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması
Şəkil 7. Müxtəlif dizayn sxemləri üçün sabit vəziyyət temperaturları.

Cədvəl 2-də istilik dəyişdirici modelinin hüceyrələrə bölünməsindən asılı olaraq istilik dəyişdiricisindən sonra qızdırılan havanın dayanıqlı temperaturu göstərilir.

Cədvəl 2. Temperaturun istilik dəyişdiricisindəki dizayn hüceyrələrinin sayından asılılığı.

Model ölçüsü Sabit temperatur
Hər hüceyrəyə 1 element
Sabit temperatur
Hər hüceyrədə 3 element
2 × 2 62,7 67.7
3 × 3 64.9 68.5
4 × 4 66.2 68.9
8 × 8 68.1 69.5
10 × 10 68.5 69.7
20 × 20 69.4 69.9
40 × 40 69.8 70.1

Modeldəki hesablama hüceyrələrinin sayı artdıqca, son sabit vəziyyət temperaturu artır. Müxtəlif arakəsmələr üçün sabit vəziyyət temperaturu arasındakı fərq hesablamanın düzgünlüyünün göstəricisi kimi qəbul edilə bilər. Görünür ki, hesablama xanalarının sayının artması ilə temperatur həddinə meyl edir və dəqiqliyin artması hesablama nöqtələrinin sayı ilə mütənasib deyil.

Sual yaranır: bizə hansı model dəqiqliyi lazımdır?

Bu sualın cavabı modelimizin məqsədindən asılıdır. Bu məqalə model əsaslı dizayn haqqında olduğundan, biz idarəetmə sistemini konfiqurasiya etmək üçün bir model yaradırıq. Bu o deməkdir ki, modelin dəqiqliyi sistemdə istifadə olunan sensorların dəqiqliyi ilə müqayisə edilə bilən olmalıdır.

Bizim vəziyyətimizdə temperatur dəqiqliyi ±2.5°C olan termocütlə ölçülür. Nəzarət sisteminin qurulması üçün hər hansı daha yüksək dəqiqlik faydasızdır; bizim real idarəetmə sistemimiz onu sadəcə “görməyəcək”. Beləliklə, sonsuz sayda arakəsmələr üçün məhdudlaşdırıcı temperaturun 70 ° C olduğunu fərz etsək, onda bizə 67.5 ° C-dən çox olan bir model kifayət qədər dəqiq olacaqdır. Hesablama xanasında 3 xal olan bütün modellər və xanada bir nöqtəsi olan 5x5-dən böyük modellər. (Cədvəl 2-də yaşıl rənglə vurğulanmışdır)

Dinamik iş rejimləri

Dinamik rejimi qiymətləndirmək üçün dizayn sxemlərinin müxtəlif variantları üçün istilik dəyişdiricisi divarının ən isti və ən soyuq nöqtələrində temperaturun dəyişməsi prosesini qiymətləndirəcəyik. (şək. 8-ə baxın)

Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması
Şəkil 8. İstilik dəyişdiricisinin istiləşməsi. 2x2 və 10x10 ölçülü modellər.

Görünür ki, keçid prosesinin vaxtı və onun mahiyyəti praktiki olaraq hesablama hüceyrələrinin sayından asılı deyil və yalnız qızdırılan metalın kütləsi ilə müəyyən edilir.

Beləliklə, belə bir nəticəyə gəlirik ki, istilik dəyişdiricisinin 20 ilə 150 ​​° C arasında rejimlərdə ədalətli modelləşdirilməsi üçün SCR idarəetmə sisteminin tələb etdiyi dəqiqliklə təxminən 10 - 20 dizayn nöqtəsi kifayətdir.

Təcrübə əsasında dinamik modelin qurulması

Riyazi bir modelə, eləcə də istilik dəyişdiricisinin təmizlənməsinə dair eksperimental məlumatlara sahib olmaqla, sadəcə sadə bir düzəliş etmək, yəni hesablamanın eksperimental nəticələrlə üst-üstə düşməsi üçün modelə intensivləşdirmə amilini daxil etmək lazımdır.

Üstəlik, qrafik model yaratma mühitindən istifadə edərək, biz bunu avtomatik edəcəyik. Şəkil 9-da istilik ötürmə intensivləşdirmə əmsallarının seçilməsi alqoritmi göstərilir. Təcrübədən alınan məlumatlar girişə verilir, istilik dəyişdirici modeli birləşdirilir və çıxışda hər bir rejim üçün tələb olunan əmsallar alınır.

Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması
Şəkil 9. Təcrübə nəticələrinə əsasən intensivləşdirmə əmsalının seçilməsi alqoritmi.

Beləliklə, Nusselt nömrəsi üçün eyni əmsalı təyin edirik və hesablama düsturlarında qeyri-müəyyənliyi aradan qaldırırıq. Fərqli iş rejimləri və temperaturlar üçün düzəliş amillərinin dəyərləri dəyişə bilər, lakin oxşar iş rejimləri (normal işləmə) üçün çox yaxın olur. Məsələn, müxtəlif rejimlər üçün müəyyən bir istilik dəyişdiricisi üçün əmsal 0.492 ilə 0.655 arasında dəyişir.

Əgər 0.6 əmsal tətbiq etsək, onda tədqiq olunan iş rejimlərində hesablama xətası termocüt xətasından az olacaq, beləliklə, idarəetmə sistemi üçün istilik dəyişdiricisinin riyazi modeli real modelə tam adekvat olacaqdır.

İstilik dəyişdirici modelinin qurulmasının nəticələri

İstilik ötürmə keyfiyyətini qiymətləndirmək üçün xüsusi bir xüsusiyyət istifadə olunur - səmərəlilik:

Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması
Ü:
effisti - isti soyuducu üçün istilik dəyişdiricisinin səmərəliliyi;
Tdağlarin – isti soyuducu axını yolu boyunca istilik dəyişdiricisinə girişdə temperatur;
Tdağlarhəyata – isti soyuducu axını yolu boyunca onların istilik dəyişdiricisinin çıxışındakı temperatur;
TZalin – soyuq soyuducu axını yolu boyunca istilik dəyişdiricisinə girişdə temperatur.

Cədvəl 3-də isti və soyuq xətlər boyunca müxtəlif axın sürətlərində istilik dəyişdiricisi modelinin səmərəliliyinin eksperimentaldan sapması göstərilir.

Cədvəl 3. İstilik ötürmə səmərəliliyinin %-lə hesablanmasında səhvlər
Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması

Bizim vəziyyətimizdə seçilmiş əmsal bizi maraqlandıran bütün iş rejimlərində istifadə edilə bilər. Səhv daha böyük olan aşağı axın sürətlərində tələb olunan dəqiqlik əldə edilmirsə, cari axın sürətindən asılı olacaq dəyişən intensivləşdirmə əmsalından istifadə edə bilərik.

Məsələn, Şəkil 10-da intensivləşdirmə əmsalı kanal hüceyrələrində cari axın sürətindən asılı olaraq verilmiş düsturla hesablanır.

Model əsaslı dizayn. Təyyarə istilik dəyişdiricisi nümunəsindən istifadə edərək etibarlı bir modelin yaradılması
Şəkil 10. Dəyişən istilik ötürmə artırma əmsalı.

Tapıntılar

  • Fiziki qanunları bilmək, model əsaslı dizayn üçün obyektin dinamik modellərini yaratmağa imkan verir.
  • Model yoxlanılmalı və test məlumatları əsasında tənzimlənməlidir.
  • Modelin hazırlanması vasitələri tərtibatçıya obyektin sınaq nəticələrinə əsasən modeli fərdiləşdirməyə imkan verməlidir.
  • Düzgün model əsaslı yanaşmadan istifadə edin və siz xoşbəxt olacaqsınız!

Oxumağı bitirənlər üçün bonus. SCR sisteminin virtual modelinin işinin videosu.

Sorğuda yalnız qeydiyyatdan keçmiş istifadəçilər iştirak edə bilər. Daxil olunxahiş edirəm.

Bundan sonra nə danışmalıyam?

  • 76,2%Modeldəki proqramın aparatdakı proqrama uyğun olduğunu necə sübut etmək olar.16

  • 23,8%Model əsaslı dizayn üçün superkompüter hesablamalarından necə istifadə etmək olar.5

21 istifadəçi səs verib. 1 istifadəçi bitərəf qaldı.

Mənbə: www.habr.com

Добавить комментарий