Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру

«Егер сіз пілдің торындағы «буйвол» деген жазуды оқысаңыз, өз көзіңізге сенбеңіз.» Козьма Прутков

Алдыңғысында Модельге негізделген дизайн туралы мақала объектілік модель не үшін қажет екені көрсетілді және бұл объектілік модельсіз тек маркетингтік боранды, мағынасыз және аяусыз модельдік дизайн туралы айтуға болатыны дәлелденді. Бірақ объектінің моделі пайда болған кезде, құзыретті инженерлерде әрқашан ақылға қонымды сұрақ туындайды: объектінің математикалық моделі нақты объектке сәйкес келетініне қандай дәлел бар.

Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру

Бұл сұраққа бір мысалда жауап берілген электр жетектерінің модельдік дизайны туралы мақала. Бұл мақалада біз жалпы сипаттағы кейбір теориялық пайымдаулармен тәжірибені сұйылта отырып, әуе кемелерінің ауаны баптау жүйелерінің үлгісін жасаудың мысалын қарастырамыз.

Объектінің сенімді моделін құру. Теория

Кейінге қалдырмау үшін мен сізге модельге негізделген дизайн үлгісін жасау алгоритмі туралы бірден айтып беремін. Ол үш қарапайым қадамды ғана орындайды:

1 қадамға. Модельденетін жүйенің динамикалық әрекетін сипаттайтын алгебралық-дифференциалдық теңдеулер жүйесін құрастырыңыз. Процестің физикасын білсеңіз, бұл қарапайым. Көптеген ғалымдар біз үшін Ньютон, Бренул, Навье Стокс және басқа Стангельдер, Компастар және Рабиновичтердің атымен аталатын негізгі физикалық заңдарды әзірледі.

2 қадамға. Алынған жүйеде сынақтардан алуға болатын модельдеу объектісінің эмпирикалық коэффициенттері мен сипаттамаларының жиынтығын таңдаңыз.

3 қадамға. Объектіні сынап көріңіз және толық масштабты эксперименттердің нәтижелері бойынша модельді нақтылықпен сәйкес келетіндей, қажетті егжей-тегжейлі дәрежесімен реттеңіз.

Көріп отырғаныңыздай, бұл қарапайым, тек екі үш.

Практикалық іске асыру мысалы

Әуе кемесіндегі ауаны баптау жүйесі (ACS) қысымды күтудің автоматты жүйесіне қосылған. Ұшақтағы қысым әрқашан сыртқы қысымнан жоғары болуы керек және қысымның өзгеру жылдамдығы ұшқыштар мен жолаушылар мұрыннан және құлақтан қан кетпейтіндей болуы керек. Сондықтан ауаның кіріс және шығысын басқару жүйесі қауіпсіздік үшін маңызды және оны дамыту үшін қымбат сынақ жүйелері жерге қойылады. Олар ұшу биіктігінде температура мен қысым жасайды, әр түрлі биіктіктегі аэродромдарда ұшу және қону жағдайларын жаңғыртады. Ал VCS үшін басқару жүйелерін әзірлеу және жөндеу мәселесі өзінің толық әлеуетіне көтерілуде. Қанағаттанарлық бақылау жүйесін алу үшін сынақ стендін қанша уақыт жұмыс істейміз? Әлбетте, егер объект моделіне басқару моделін орнатсақ, онда сынақ стендіндегі жұмыс циклі айтарлықтай қысқартылуы мүмкін.

Ұшақтың ауаны баптау жүйесі кез келген басқа жылу жүйесі сияқты бірдей жылу алмастырғыштардан тұрады. Батарея Африкада да батарея, тек кондиционер. Бірақ ұшақтың ұшу салмағы мен өлшемдеріндегі шектеулерге байланысты жылу алмастырғыштар аз массадан мүмкіндігінше көп жылу беру үшін барынша ықшам және тиімдірек жасалған. Нәтижесінде геометрия өте оғаш болады. Қарастырылып отырған жағдайдағыдай. 1-суретте жылу алмасуды жақсарту үшін пластиналар арасында мембрана қолданылатын пластиналық жылу алмастырғыш көрсетілген. Арналарда ыстық және суық салқындатқыш кезектесіп отырады, ал ағынның бағыты көлденең болады. Бір салқындатқыш алдыңғы кесуге, екіншісі - бүйірге беріледі.

SCR басқару мәселесін шешу үшін мұндай жылу алмастырғышта уақыт бірлігінде бір ортадан екіншісіне қанша жылу берілетінін білуіміз керек. Біз реттейтін температураның өзгеру жылдамдығы осыған байланысты.

Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру
Сурет 1. Ұшақ жылу алмастырғышының сұлбасы.

Модельдеу мәселелері. Гидравликалық бөлік

Бір қарағанда, тапсырма өте қарапайым, жылу алмастырғыш арналары арқылы массалық ағынды және арналар арасындағы жылу ағынын есептеу қажет.
Арналардағы салқындатқыштың массалық шығыны Бернули формуласы арқылы есептеледі:

Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру

мұнда:
ΔP – екі нүкте арасындағы қысым айырмашылығы;
ξ – салқындатқыштың үйкеліс коэффициенті;
L – арна ұзындығы;
d – арнаның гидравликалық диаметрі;
ρ – салқындатқыштың тығыздығы;
ω – арнадағы салқындату сұйықтығының жылдамдығы.

Ерікті пішінді арна үшін гидравликалық диаметр мына формула бойынша есептеледі:

Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру

мұнда:
F – ағынның ауданы;
P – арнаның суланған периметрі.

Үйкеліс коэффициенті эмпирикалық формулалар арқылы есептеледі және салқындатқыштың ағынының жылдамдығы мен қасиеттеріне байланысты. Әртүрлі геометриялар үшін әртүрлі тәуелділіктер алынады, мысалы, тегіс құбырлардағы турбулентті ағынның формуласы:

Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру

мұнда:
Re – Рейнольдс саны.

Тегіс арналардағы ағын үшін келесі формуланы қолдануға болады:

Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру

Бернулли формуласынан берілген жылдамдық үшін қысымның төмендеуін есептей аласыз немесе керісінше, берілген қысымның төмендеуіне негізделген арнадағы салқындатқыштың жылдамдығын есептей аласыз.

Жылу алмасу

Салқындатқыш пен қабырға арасындағы жылу ағыны мына формула бойынша есептеледі:

Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру

мұнда:
α [Вт/(м2×град)] – жылу беру коэффициенті;
F – ағын ауданы.

Құбырлардағы салқындатқыш сұйықтық ағынының проблемалары үшін жеткілікті көлемде зерттеулер жүргізілді және көптеген есептеу әдістері бар және әдетте, барлығы α [Вт/(м2×град)] жылу беру коэффициентіне эмпирикалық тәуелділіктерге келеді.

Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру

мұнда:
Nu - Nusselt саны,
λ – сұйықтықтың жылу өткізгіштік коэффициенті [Вт/(м×град)] d – гидравликалық (эквивалентті) диаметр.

Нуссельт санын (критерий) есептеу үшін эмпирикалық критерий тәуелділіктері пайдаланылады, мысалы, дөңгелек құбырдың Нусельт санын есептеу формуласы келесідей:

Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру

Мұнда біз Рейнольдс санын, қабырға температурасы мен сұйықтық температурасындағы Прандтль санын және біркелкі емес коэффициентін көреміз. (Көзі)

Гофрленген пластиналы жылу алмастырғыштар үшін формула ұқсас ( Көзі ):
Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру

мұнда:
Турбулентті ағын үшін n = 0.73 м =0.43,
a коэффициенті - пластиналар саны мен ағын режиміне байланысты 0,065-тен 0.6-ға дейін өзгереді.

Бұл коэффициент ағынның бір нүктесі үшін ғана есептелетінін ескерейік. Келесі нүкте үшін сұйықтықтың басқа температурасы (ол қызған немесе суыған), қабырғаның басқа температурасы және сәйкесінше барлық Рейнольдс сандары мен Прандтль сандары қалқып тұрады.

Осы кезде кез келген математик коэффициенті 10 есе өзгеретін жүйені дәл есептеу мүмкін емес екенін айтады және ол дұрыс болады.

Кез келген тәжірибелік инженер әрбір жылу алмастырғыштың әртүрлі түрде жасалғанын және жүйелерді есептеу мүмкін емес екенін айтады және ол да дұрыс болады.

Үлгіге негізделген дизайн туралы не деуге болады? Барлығы шынымен жоғалды ма?

Бұл жерде батыстық бағдарламалық қамтамасыз етудің озық сатушылары сізге суперкомпьютерлер мен «онсыз істей алмайсыз» сияқты 3D есептеу жүйелерін сатады. Ал 1 минут ішінде температураның таралуын алу үшін бір күн бойы есептеуді жүргізу керек.

Бұл біздің нұсқамыз емес екені анық, біз басқару жүйесін, егер нақты уақытта болмаса, кем дегенде жақын уақытта жөндеуіміз керек.

Кездейсоқ шешім

Жылуалмастырғыш дайындалады, сынақтар сериясы жүргізіледі және салқындатқыштың берілген шығыны кезінде тұрақты температураның ПӘК кестесі орнатылады. Қарапайым, жылдам және сенімді, себебі деректер тестілеуден алынады.

Бұл тәсілдің кемшілігі объектінің динамикалық сипаттамаларының болмауында. Иә, біз тұрақты күйдегі жылу ағынының қандай болатынын білеміз, бірақ бір жұмыс режимінен екіншісіне ауысқанда оны орнату үшін қанша уақыт кететінін білмейміз.

Сондықтан, қажетті сипаттамаларды есептей отырып, біз басқару жүйесін тестілеу кезінде тікелей конфигурациялаймыз, біз бастапқыда аулақ болғымыз келеді.

Үлгіге негізделген тәсіл

Динамикалық жылу алмастырғыштың үлгісін жасау үшін эмпирикалық есептеу формулаларындағы белгісіздіктерді жою үшін сынақ деректерін пайдалану қажет - Нусельт саны және гидравликалық кедергі.

Шешім қарапайым, барлық тапқырлар сияқты. Эмпирикалық формуланы аламыз, тәжірибелер жүргіземіз және а коэффициентінің мәнін анықтаймыз, сол арқылы формуладағы белгісіздікті жоямыз.

Бізде жылу беру коэффициентінің белгілі бір мәні болған кезде, барлық басқа параметрлер сақталудың негізгі физикалық заңдарымен анықталады. Температура айырмашылығы мен жылу беру коэффициенті уақыт бірлігінде арнаға берілетін энергия мөлшерін анықтайды.

Энергия ағынын біле отырып, гидравликалық арнадағы салқындатқыш үшін энергия массасының және импульстің сақталу теңдеулерін шешуге болады. Мысалы мынау:

Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру
Біздің жағдайымыз үшін қабырға мен салқындатқыштың арасындағы жылу ағыны - Qwall - белгісіз болып қалады. Толығырақ мәліметтерді көре аласыз Мұнда…

Сондай-ақ арна қабырғасының температуралық туынды теңдеуі:

Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру
мұнда:
ΔQwall – канал қабырғасына түсетін және шығатын ағынның айырмашылығы;
M - арна қабырғасының массасы;
Cpc – қабырға материалының жылу сыйымдылығы.

Модельдің дәлдігі

Жоғарыда айтылғандай, жылу алмастырғышта бізде пластинаның бетінде температураның таралуы бар. Тұрақты күй мәні үшін пластиналардың орташа мәнін алуға және оны бүкіл жылу алмастырғышты бір температура айырмашылығында жылу жылу алмастырғыштың бүкіл беті арқылы өтетін бір шоғырланған нүкте ретінде елестете отырып пайдалануға болады. Бірақ өтпелі режимдер үшін мұндай жуықтау жұмыс істемеуі мүмкін. Басқа экстремалды жағдай - бірнеше жүздеген мың нүктелерді жасау және суперкомпьютерді жүктеу, бұл бізге де жарамайды, өйткені тапсырма басқару жүйесін нақты уақытта конфигурациялау немесе жақсырақ, жылдамырақ.

Қолайлы дәлдік пен есептеу жылдамдығын алу үшін жылу алмастырғышты неше секцияға бөлу керек деген сұрақ туындайды?

Әдеттегідей, кездейсоқ менің қолымда амин жылу алмастырғыштың үлгісі болды. Жылу алмастырғыш түтік болып табылады, құбырларда қыздыру ортасы ағады, ал қаптар арасында қыздырылған орта ағып кетеді. Мәселені жеңілдету үшін бүкіл жылу алмастырғыш түтік бір эквивалентті құбыр ретінде ұсынылуы мүмкін, ал құбырдың өзі дискретті есептеу ұяшықтарының жиынтығы ретінде ұсынылуы мүмкін, олардың әрқайсысында жылу берудің нүктелік моделі есептеледі. Бір ұяшық моделінің диаграммасы 2-суретте көрсетілген. Ыстық ауа арнасы мен суық ауа арнасы каналдар арасында жылу ағынының берілуін қамтамасыз ететін қабырға арқылы қосылған.

Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру
Сурет 2. Жылу алмастырғыш ұяшық үлгісі.

Құбырлы жылу алмастырғыш моделін орнату оңай. Сіз тек бір параметрді өзгерте аласыз - құбырдың ұзындығы бойынша секциялар санын және әртүрлі бөлімдер үшін есептеу нәтижелерін қараңыз. Ұзындығы бойынша 5 нүктеге бөлуден бастап (3-сурет) және ұзындығы бойынша 100 нүктеге дейін (4-сурет) бірнеше нұсқаларды есептейік.

Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру
Сурет 3. 5 есептелген нүктенің стационарлық температурасының таралуы.

Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру
Сурет 4. 100 есептелген нүктенің стационарлық температурасының таралуы.

Есептеулер нәтижесінде тұрақты күйдегі температура 100 нүктеге бөлгенде 67,7 градус болатыны анықталды. Ал есептелген 5 нүктеге бөлгенде температура 72 градус С болады.

Сондай-ақ терезенің төменгі жағында нақты уақытқа қатысты есептеу жылдамдығы көрсетіледі.
Есептеу нүктелерінің санына байланысты стационарлық температура мен есептеу жылдамдығы қалай өзгеретінін көрейік. Есептеу ұяшықтарының әртүрлі санымен есептеулер кезінде тұрақты күйдегі температуралардың айырмашылығы алынған нәтиженің дәлдігін бағалау үшін пайдаланылуы мүмкін.

Кесте 1. Температура мен есептеу жылдамдығының жылу алмастырғыштың ұзындығы бойынша есептеу нүктелерінің санына тәуелділігі.

Есептеу нүктелерінің саны Тұрақты температура Есептеу жылдамдығы
5 72,66 426
10 70.19 194
25 68.56 124
50 67.99 66
100 67.8 32

Осы кестені талдай отырып, біз келесі қорытындыларды жасай аламыз:

  • Есептеу жылдамдығы жылу алмастырғыш үлгісіндегі есептеу нүктелерінің санына пропорционалды түрде төмендейді.
  • Есептеу дәлдігінің өзгеруі экспоненциалды түрде жүреді. Ұпайлар саны артқан сайын, әрбір кейінгі өсудегі нақтылау азаяды.

1-суреттегідей көлденең ағынды салқындатқышы бар пластиналық жылу алмастырғыш жағдайында қарапайым есептеу ұяшықтарынан эквивалентті модель жасау біршама күрделірек. Біз ұяшықтарды көлденең ағындарды ұйымдастыратындай етіп қосуымыз керек. 4 ұяшық үшін схема 5-суретте көрсетілгендей болады.

Салқындату сұйықтығы ағыны ыстық және суық тармақтар бойымен екі арнаға бөлінеді, арналар жылу құрылымдары арқылы қосылады, осылайша арна арқылы өткенде салқындатқыш әртүрлі арналармен жылу алмастырады. Көлденең ағынды имитациялай отырып, ыстық салқындатқыш солдан оңға қарай (5-суретті қараңыз) әр арнада ағып, төменнен жоғары қарай ағатын суық салқындатқыштың арналарымен дәйекті түрде жылу алмасады (5-суретті қараңыз). Ең ыстық нүкте сол жақ жоғарғы бұрышта орналасқан, өйткені ыстық салқындатқыш суық арнаның қазірдің өзінде қыздырылған салқындатқышымен жылуды алмастырады. Ал ең салқыны төменгі оң жақта орналасқан, онда суық салқындатқыш бірінші бөлімде суыған ыстық салқындатқышпен жылу алмастырады.

Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру
Сурет 5. 4 есептеу ұяшығының көлденең ағыны моделі.

Пластиналық жылу алмастырғышқа арналған бұл модель жылу өткізгіштікке байланысты ұяшықтар арасындағы жылу алмасуды ескермейді және салқындатқыштың араласуын ескермейді, өйткені әрбір арна оқшауланған.

Бірақ біздің жағдайда соңғы шектеу дәлдікті төмендетпейді, өйткені жылу алмастырғыштың дизайнында гофрленген мембрана салқындатқыштың бойымен ағынды көптеген оқшауланған арналарға бөледі (1-суретті қараңыз). Есептеу ұяшықтарының саны артқан сайын пластиналық жылу алмастырғышты модельдеу кезінде есептеу дәлдігімен не болатынын көрейік.

Дәлдігін талдау үшін жылу алмастырғышты конструкторлық ұяшықтарға бөлудің екі нұсқасын қолданамыз:

  1. Әрбір шаршы ұяшықта екі гидравликалық (суық және ыстық ағындар) және бір жылу элементі бар. (5-суретті қараңыз)
  2. Әрбір шаршы ұяшықта алты гидравликалық элемент (ыстық және суық ағындардағы үш секция) және үш жылу элементі бар.

Соңғы жағдайда қосылымның екі түрін қолданамыз:

  • суық және ыстық ағындардың қарсы ағыны;
  • суық және ыстық ағынның параллель ағыны.

Қарсы ағын көлденең ағынмен салыстырғанда тиімділікті арттырады, ал қарсы ағын оны азайтады. Ұяшықтардың көп санымен ағын бойынша орташалау орын алады және барлығы нақты айқаспалы ағынға жақын болады (6-суретті қараңыз).

Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру
Сурет 6. Төрт ұялы, 3 элементті көлденең ағынды модель.

Модельді бөлудің әртүрлі нұсқалары үшін ыстық желі бойымен 7 ° C, суық желі бойымен 150 ° C температурасы бар ауаны беру кезінде жылу алмастырғыштағы тұрақты күйдегі стационарлық температураны бөлу нәтижелері 21-суретте көрсетілген. Ұяшықтың түсі мен сандары есептеу ұяшығындағы қабырғаның орташа температурасын көрсетеді.

Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру
Сурет 7. Әртүрлі жобалық схемалар үшін тұрақты күйдегі температуралар.

2-кестеде жылу алмастырғыш моделінің ұяшықтарға бөлінуіне байланысты жылу алмастырғыштан кейінгі қыздырылған ауаның тұрақты күйдегі температурасы көрсетілген.

Кесте 2. Температураның жылу алмастырғыштағы жобалық ұяшықтардың санына тәуелділігі.

Үлгі өлшемі Тұрақты температура
Әр ұяшыққа 1 элемент
Тұрақты температура
Әр ұяшыққа 3 элемент
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

Модельдегі есептеу ұяшықтарының саны артқан сайын соңғы тұрақты күй температурасы артады. Есептің дәлдігінің көрсеткіші ретінде әртүрлі бөлімдер үшін тұрақты температура арасындағы айырмашылықты қарастыруға болады. Есептік ұяшықтар санының ұлғаюымен температура шекке ұмтылады, ал дәлдіктің жоғарылауы есептеу нүктелерінің санына пропорционалды емес екенін көруге болады.

Сұрақ туындайды: бізге қандай үлгі дәлдігі қажет?

Бұл сұрақтың жауабы біздің модельдің мақсатына байланысты. Бұл мақала модельге негізделген дизайн туралы болғандықтан, біз басқару жүйесін конфигурациялау үшін үлгі жасаймыз. Бұл модельдің дәлдігі жүйеде қолданылатын сенсорлардың дәлдігімен салыстырылатын болуы керек дегенді білдіреді.

Біздің жағдайда температура термопарамен өлшенеді, оның дәлдігі ±2.5°С. Басқару жүйесін орнату үшін кез келген жоғары дәлдік пайдасыз, біздің нақты басқару жүйеміз оны «көрмейді». Осылайша, егер бөлімдердің шексіз саны үшін шекті температура 70 ° C деп есептесек, онда бізге 67.5 ° C-тан жоғары беретін модель жеткілікті дәл болады. Есептеу ұяшығындағы 3 нүктесі бар барлық үлгілер және ұяшықтағы бір нүктесі бар 5x5-тен үлкен үлгілер. (2-кестеде жасыл түспен белгіленген)

Динамикалық жұмыс режимдері

Динамикалық режимді бағалау үшін дизайн схемаларының әртүрлі нұсқалары үшін жылу алмастырғыш қабырғасының ең ыстық және ең суық нүктелеріндегі температураның өзгеру процесін бағалаймыз. (8-суретті қараңыз)

Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру
Сурет 8. Жылу алмастырғышты жылыту. 2x2 және 10x10 өлшемдерінің үлгілері.

Өтпелі процестің уақыты және оның табиғаты іс жүзінде есептеу ұяшықтарының санына тәуелсіз және тек қыздырылған металдың массасы арқылы анықталатынын көруге болады.

Осылайша, жылу алмастырғышты 20-дан 150 ° C-қа дейінгі режимдерде әділ модельдеу үшін SCR басқару жүйесі талап ететін дәлдікпен шамамен 10 - 20 жобалық нүкте жеткілікті деп қорытынды жасаймыз.

Эксперимент негізінде динамикалық модельді орнату

Математикалық модельге, сондай-ақ жылу алмастырғышты тазарту бойынша эксперименттік деректерге ие бола отырып, біз қарапайым түзетуді жасауымыз керек, атап айтқанда, есептеу эксперимент нәтижелерімен сәйкес келетіндей модельге күшейту коэффициентін енгізу.

Сонымен қатар, графикалық модель жасау ортасын пайдалана отырып, біз мұны автоматты түрде орындаймыз. 9-суретте жылу беруді күшейту коэффициенттерін таңдау алгоритмі көрсетілген. Тәжірибеден алынған мәліметтер кіріске беріледі, жылу алмастырғыш моделі қосылады және шығыста әрбір режим үшін қажетті коэффициенттер алынады.

Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру
Сурет 9. Тәжірибе нәтижелері бойынша күшейту коэффициентін таңдау алгоритмі.

Осылайша, біз Nusselt саны үшін бірдей коэффициентті анықтаймыз және есептеу формулаларындағы белгісіздікті жоямыз. Әртүрлі жұмыс режимдері мен температуралар үшін түзету факторларының мәндері өзгеруі мүмкін, бірақ ұқсас жұмыс режимдері үшін (қалыпты жұмыс) олар өте жақын болып шығады. Мысалы, әртүрлі режимдер үшін берілген жылу алмастырғыш үшін коэффициент 0.492-ден 0.655-ке дейін болады.

Егер 0.6 коэффициентін қолданатын болсақ, онда зерттелетін жұмыс режимдерінде есептеу қателігі термопара қателігінен аз болады, осылайша басқару жүйесі үшін жылуалмастырғыштың математикалық моделі нақты модельге толық сәйкес келеді.

Жылу алмастырғыш моделін орнату нәтижелері

Жылу беру сапасын бағалау үшін арнайы сипаттама қолданылады - тиімділік:

Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру
мұнда:
эффыстық – ыстық салқындатқышқа арналған жылу алмастырғыштың тиімділігі;
Tтауларin – салқындатқыштың ыстық ағынының траекториясы бойынша жылу алмастырғышқа кіретін жердегі температура;
Tтауларсыртында – ыстық салқындатқыш ағынының траекториясы бойынша олардың жылу алмастырғышының шығысындағы температура;
Tзалin – салқындату сұйықтығының суық ағынының траекториясы бойынша жылу алмастырғышқа кіретін жердегі температура.

3-кестеде жылуалмастырғыш моделінің ПӘК-нің тәжірибеліктен ыстық және суық сызықтар бойымен әр түрлі ағын жылдамдығынан ауытқуы көрсетілген.

Кесте 3. Жылу беру тиімділігін %-бен есептеудегі қателер
Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру

Біздің жағдайда таңдалған коэффициент бізді қызықтыратын барлық жұмыс режимдерінде қолданылуы мүмкін. Егер қателік үлкенірек ағынның төмен жылдамдықтарында қажетті дәлдікке қол жеткізілмесе, ағымдағы ағынның жылдамдығына байланысты болатын айнымалы күшейту коэффициентін қолдануға болады.

Мысалы, 10-суретте арна ұяшықтарындағы ток ағынының жылдамдығына байланысты берілген формула арқылы күшейту коэффициенті есептеледі.

Модельге негізделген дизайн. Ұшақ жылуалмастырғышының мысалын пайдалана отырып, сенімді модельді құру
Сурет 10. Жылу беруді жақсартудың айнымалы коэффициенті.

қорытындылар

  • Физикалық заңдылықтарды білу модельге негізделген жобалау үшін объектінің динамикалық модельдерін жасауға мүмкіндік береді.
  • Модель сынақ деректері негізінде тексеріліп, реттелуі керек.
  • Модельді әзірлеу құралдары әзірлеушіге нысанды сынау нәтижелері бойынша модельді теңшеуге мүмкіндік беруі керек.
  • Модельге негізделген дұрыс тәсілді қолданыңыз және сіз бақытты боласыз!

Оқуды аяқтағандар үшін бонус. SCR жүйесінің виртуалды моделінің жұмысының видеосы.

Сауалнамаға тек тіркелген пайдаланушылар қатыса алады. Кіру, өтінемін.

Әрі қарай не туралы сөйлесуім керек?

  • 76,2%Модельдегі программа аппараттық құралдағы программаға сәйкес келетінін қалай дәлелдеуге болады.16

  • 23,8%Модельге негізделген дизайн үшін суперкомпьютерлік есептеулерді қалай пайдалану керек.5

21 пайдаланушы дауыс берді. 1 пайдаланушы қалыс қалды.

Ақпарат көзі: www.habr.com

пікір қалдыру