Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү

"Эгер сиз пилдин торундагы "буйвол" деген жазууну окусаңыз, көргөнүңүзгө ишенбеңиз." Козьма Прутков

Мурунку Моделге негизделген дизайн жөнүндө макала объектилик модель эмне үчүн керек экени көрсөтүлдү жана бул объектилик моделсиз бир гана маркетингдик бороон, маанисиз жана ырайымсыз моделдик дизайн жөнүндө сөз кылууга боло тургандыгы далилденди. Бирок объекттин модели пайда болгондо, компетенттүү инженерлерде ар дайым акылга сыярлык суроо пайда болот: объекттин математикалык модели реалдуу объектке дал келгенине кандай далилдер бар.

Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү

Бул суроого жооп бир мисал келтирилген электр дисктердин моделге негизделген дизайны жөнүндө макала. Бул макалада биз жалпы мүнөздөгү кээ бир теориялык ой-пикирлер менен практиканы суюлтуу, учак кондиционер системалары үчүн моделин түзүү мисалын карап чыгабыз.

Объекттин ишенимдүү моделин түзүү. Теория

Кечиктирбеш үчүн, мен сизге дароо моделге негизделген дизайн үчүн моделди түзүү алгоритми жөнүндө айтып берем. Бул үч жөнөкөй кадамдарды гана талап кылат:

Step 1. Моделдөөчү системанын динамикалык жүрүм-турумун сүрөттөгөн алгебралык-дифференциалдык теңдемелердин системасын иштеп чыгуу. Эгер процесстин физикасын билсеңиз, бул жөнөкөй. Көптөгөн илимпоздор биз үчүн Ньютон, Бренул, Навье Стокс жана башка Стангелдер, Компастар жана Рабиновичтердин аты менен аталган негизги физикалык мыйзамдарды иштеп чыгышкан.

Step 2. Алынган системада тесттерден алынуучу моделдөө объектинин эмпирикалык коэффициенттеринин жана мүнөздөмөлөрүнүн жыйындысын тандаңыз.

Step 3. Объектти сынап көрүңүз жана моделди толук масштабдуу эксперименттердин натыйжалары боюнча тууралаңыз, ал реалдуулукка туура келет, талап кылынган деталдар менен.

Көрүнүп тургандай, бул жөнөкөй, болгону эки үч.

Практикалык ишке ашыруунун мисалы

Учакта абаны кондициялоо системасы (ACS) автоматтык басымды тейлөө системасына туташтырылган. Учактагы басым дайыма тышкы басымдан жогору болушу керек жана басымдын өзгөрүү ылдамдыгы учкучтар менен жүргүнчүлөрдүн мурду менен кулактарынан кан кетпей тургандай болушу керек. Ошондуктан, аба кирүүчү жана чыгуучу башкаруу системасы коопсуздук үчүн маанилүү болуп саналат, жана кымбат сыноо системалары аны өнүктүрүү үчүн жерге коюлган. Алар учуу бийиктигинде температураны жана басымды жаратат, ар кандай бийиктиктеги аэродромдордо учуу жана конуу шарттарын кайра жаратат. Ал эми SCVs үчүн башкаруу системаларын иштеп чыгуу жана мүчүлүштүктөрдү жоюу маселеси толугу менен өсүп жатат. Канааттандырарлык башкаруу тутумун алуу үчүн биз тесттик стендди канчага чейин иштетебиз? Албетте, эгерде объекттин моделине башкаруу моделин орното турган болсок, анда сыноо стендисинде иштөө циклин бир топ кыскартууга болот.

Учактын кондиционер системасы башка жылуулук системалары сыяктуу эле жылуулук алмаштыргычтардан турат. Батарея Африкада да батарейка, бир гана кондиционер. Бирок учактын учуу салмагына жана өлчөмдөрүнө чектөөлөр болгондуктан, жылуулук алмаштыргычтар азыраак массадан мүмкүн болушунча көп жылуулукту берүү үчүн мүмкүн болушунча компакттуу жана эффективдүү жасалган. Натыйжада, геометрия абдан кызык болуп калат. Каралып жаткан иштегидей. 1-сүрөттө жылуулук өткөрүүнү жакшыртуу үчүн плиталардын ортосунда мембрана колдонулган плиталык жылуулук алмаштыргыч көрсөтүлгөн. Каналдарда ысык жана муздак муздаткыч алмашып, агымдын багыты туурасынан кеткен. Бир муздаткыч алдыңкы кесүүгө, экинчиси - капталга берилет.

SCRди башкаруу маселесин чечүү үчүн мындай жылуулук алмаштыргычта убакыт бирдигинде бир чөйрөдөн экинчи чөйрөгө канча жылуулук берилээрин билишибиз керек. Биз жөнгө салган температуранын өзгөрүү ылдамдыгы ушундан көз каранды.

Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү
Сүрөт 1. Учак жылуулук алмаштыргычтын схемасы.

Моделдөө маселелери. Гидравликалык бөлүгү

Бир караганда, тапшырма абдан жөнөкөй, бул жылуулук алмаштыргыч каналдар аркылуу массалык агымын жана каналдардын ортосундагы жылуулук агымын эсептөө керек.
Каналдардагы муздаткычтын массасы Бернули формуласы менен эсептелет:

Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү

мында:
ΔP – эки чекиттин ортосундагы басымдын айырмасы;
ξ – муздаткычтын сүрүлүү коэффициенти;
L – каналдын узундугу;
d – каналдын гидравликалык диаметри;
ρ – муздаткычтын тыгыздыгы;
ω – каналдагы муздаткычтын ылдамдыгы.

Каалаган формадагы канал үчүн гидравликалык диаметр төмөнкү формула менен эсептелет:

Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү

мында:
F – агымдын аянты;
P – каналдын сууланган периметри.

сүрүлүү коэффициенти эмпирикалык формулалар менен эсептелет жана муздаткычтын агымынын ылдамдыгына жана касиеттерине көз каранды. Ар кандай геометриялар үчүн ар кандай көз карандылыктар алынат, мисалы, жылмакай түтүктөрдөгү турбуленттүү агымдын формуласы:

Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү

мында:
Re – Рейнольдс саны.

Жалпак каналдардагы агым үчүн төмөнкү формула колдонулушу мүмкүн:

Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү

Бернуллинин формуласынан сиз берилген ылдамдык үчүн басымдын төмөндөшүн эсептей аласыз, же тескерисинче, берилген басымдын төмөндөшүнүн негизинде каналдагы муздаткычтын ылдамдыгын эсептей аласыз.

Жылуулук алмашуу

Муздаткыч менен дубалдын ортосундагы жылуулук агымы төмөнкү формула менен эсептелет:

Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү

мында:
α [Вт/(м2×град)] – жылуулук өткөрүү коэффициенти;
F – агымдын аймагы.

Түтүктөрдөгү муздатуучу суунун агымынын көйгөйлөрү үчүн жетиштүү көлөмдөгү изилдөөлөр жүргүзүлдү жана көптөгөн эсептөө ыкмалары бар жана эреже катары, бардыгы α [Вт/(м2×дег)] жылуулук өткөрүмдүүлүк коэффициентине эмпирикалык көз карандылыкка чейин жетет.

Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү

мында:
Nu - Nusselt саны,
λ – суюктуктун жылуулук өткөрүмдүүлүк коэффициенти [Вт/(м×град)] d – гидравликалык (эквиваленттүү) диаметр.

Nusselt санын (критериясын) эсептөө үчүн эмпирикалык критерийлердин көз карандылыгы колдонулат, мисалы, тегерек түтүктүн Nusselt санын эсептөө формуласы төмөнкүдөй болот:

Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү

Бул жерде биз Рейнольдс санын, дубалдын температурасында жана суюктуктун температурасында Прандтл санын жана тегиз эместик коэффициентин көрөбүз. (булак)

Гофрленген пластиналык жылуулук алмаштыргычтар үчүн формула окшош ( булак ):
Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү

мында:
турбуленттүү агым үчүн n = 0.73 м =0.43,
коэффициент а - плиталардын санына жана агым режимине жараша 0,065тен 0.6га чейин өзгөрөт.

Бул коэффициент агымдагы бир гана чекит үчүн эсептелгенин эске алалы. Кийинки пункт үчүн бизде суюктуктун башка температурасы (ал ысып кеткен же муздаган), дубалдын башка температурасы жана ошого жараша бардык Рейнольдс сандары жана Прандтл сандары калкып турат.

Бул учурда ар бир математик коэффиценти 10 эсе өзгөргөн системаны так эсептөө мүмкүн эмес деп айтат жана ал туура болот.

Ар бир практик инженер, ар бир жылуулук алмаштыргычтар ар кандай жасалган жана системаларды эсептөө мүмкүн эмес деп айтат жана ал да туура болот.

Моделге негизделген дизайн жөнүндө эмне айтууга болот? Баары чындап эле жоголдубу?

Бул жерде батыштык программалык камсыздоонун өнүккөн сатуучулары сизге суперкомпьютерлерди жана "ансыз кыла албайсыз" сыяктуу 3D эсептөө системаларын сатышат. Ал эми 1 мүнөттүн ичинде температуранын бөлүштүрүлүшүн алуу үчүн бир күн бою эсептөө жүргүзүү керек.

Бул биздин вариант эмес экени түшүнүктүү, биз башкаруу системасын оңдообуз керек, эгерде реалдуу убакытта болбосо, жок дегенде жакынкы убакта.

Кокусунан чечим

Жылуулук алмаштыргыч жасалат, бир катар сыноолор жүргүзүлөт жана муздаткычтын агымынын берилген ылдамдыгы боюнча стабилдүү температуранын эффективдүүлүгүнүн таблицасы түзүлөт. Жөнөкөй, тез жана ишенимдүү, анткени маалыматтар тестирлөөдөн келип чыгат.

Бул ыкманын кемчилиги объекттин динамикалык мүнөздөмөлөрү жок. Ооба, биз туруктуу жылуулук агымы кандай болорун билебиз, бирок бир иштөө режиминен экинчисине өткөндө аны орнотууга канча убакыт керектелерин билбейбиз.

Ошондуктан, зарыл болгон мүнөздөмөлөрдү эсептеп чыгып, биз башкаруу тутумун түздөн-түз тестирлөө учурунда конфигурациялайбыз, биз алгач качууну каалайбыз.

Моделге негизделген мамиле

Динамикалык жылуулук алмаштыргычтын моделин түзүү үчүн эмпирикалык эсептөө формулаларындагы белгисиздикти - Нусельт санын жана гидравликалык каршылыкты жоюу үчүн сыноо маалыматтарын колдонуу керек.

Чечим жөнөкөй, бардык гениалдуу сыяктуу. Эмпирикалык формуланы алып, эксперимент жүргүзүп, а коэффициентинин маанисин аныктайбыз, ошону менен формуладагы белгисиздикти жок кылабыз.

Жылуулук берүү коэффициентинин белгилүү бир маанисине ээ болгондон кийин, бардык башка параметрлер сакталышынын негизги физикалык мыйзамдары менен аныкталат. Температуранын айырмасы жана жылуулук берүү коэффициенти убакыт бирдигинде каналга берилген энергиянын көлөмүн аныктайт.

Энергия агымын билүү менен гидравликалык каналдагы муздаткыч үчүн энергия массасынын жана импульстун сакталуу теңдемелерин чечүүгө болот. Мисалы, бул:

Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү
Биздин учурда, дубал менен муздаткычтын ортосундагы жылуулук агымы - Qwall - белгисиз бойдон калууда. Сиз көбүрөөк маалымат көрө аласыз бул жерде…

Ошондой эле канал дубалы үчүн температуранын туунду теңдемеси:

Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү
мында:
ΔQwall – каналдын дубалына кирүүчү жана чыгуучу агымдын ортосундагы айырма;
M – каналдын дубалынын массасы;
Cpc – дубал материалынын жылуулук сыйымдуулугу.

Моделдин тактыгы

Жогоруда айтылгандай, жылуулук алмаштыргычта биз плитанын бетинде температуранын бөлүштүрүлүшүнө ээбиз. Туруктуу абалдын мааниси үчүн, сиз плиталардын орточо маанисин алып, аны бүт жылуулук алмаштыргычты бир концентрацияланган чекит катары элестетип, колдонсоңуз болот, анда бир температура айырмасында жылуулук жылуулук алмаштыргычтын бүт бети аркылуу өтөт. Бирок өткөөл режимдер үчүн мындай жакындоо иштебей калышы мүмкүн. Башка экстремалдуу нерсе - бир нече жүз миң пункттарды жасоо жана Супер компьютерди жүктөө, бул бизге ылайыктуу эмес, анткени башкаруу системасын реалдуу убакытта конфигурациялоо, же андан да жакшыраак, тезирээк.

Эсептөөнүн алгылыктуу тактыгын жана ылдамдыгын алуу үчүн жылуулук алмаштыргыч канча бөлүмгө бөлүнүшү керек деген суроо туулат?

Адаттагыдай эле, кокустан менин колумда амин жылуулук алмаштыргычтын модели болуп калды. Жылуулук алмаштыргыч түтүк болуп саналат, түтүктөрдө ысытуучу чөйрө агат, ал эми каптардын ортосунда ысытуучу чөйрө агат. Маселени жөнөкөйлөтүү үчүн бүт жылуулук алмаштыргыч түтүк бир эквиваленттүү түтүк катары көрсөтүлүшү мүмкүн, ал эми түтүктүн өзүн дискреттик эсептөө клеткаларынын жыйындысы катары көрсөтсө болот, алардын ар биринде жылуулук өткөрүүнүн чекиттик модели эсептелет. Жалгыз клетка моделинин схемасы 2-сүрөттө көрсөтүлгөн. Ысык аба каналы менен муздак аба каналы канал аркылуу жылуулук агымынын өтүшүн камсыз кылган дубал аркылуу туташтырылган.

Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү
Сүрөт 2. Жылуулук алмаштыргыч клетканын модели.

Түтүктүү жылуулук алмаштыргыч моделин орнотуу оңой. Сиз бир гана параметрди - түтүктүн узундугу боюнча бөлүмдөрдүн санын өзгөртө аласыз жана ар кандай бөлүктөр үчүн эсептөө натыйжаларын карап көрүңүз. Келгиле, узундугу боюнча 5 чекитке (3-сүрөт) жана узундугу боюнча 100 чекитке (4-сүрөт) бөлүүдөн баштап, бир нече варианттарды эсептейли.

Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү
3-сүрөт. 5 эсептелген чекиттин стационардык температуранын бөлүштүрүлүшү.

Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү
4-сүрөт. 100 эсептелген чекиттин стационардык температуранын бөлүштүрүлүшү.

Эсептөөлөрдүн натыйжасында 100 пунктка бөлгөндө стабилдүү температура 67,7 градус экени белгилүү болду. Ал эми 5 эсептелген чекитке бөлгөндө температура 72 градус болот.

Ошондой эле терезенин ылдый жагында реалдуу убакытка салыштырмалуу эсептөө ылдамдыгы көрсөтүлөт.
Эсептөө пункттарынын санына жараша стабилдүү температура жана эсептөө ылдамдыгы кандай өзгөрөөрүн карап көрөлү. Эсептөө клеткаларынын ар кандай саны менен эсептөөлөр учурунда стабилдүү температуранын айырмасы алынган натыйжанын тактыгын баалоо үчүн пайдаланылышы мүмкүн.

Таблица 1. Температуранын жана эсептөө ылдамдыгынын жылуулук алмаштыргычтын узундугу боюнча эсептөө пункттарынын санына көз карандылыгы.

Эсептөө пункттарынын саны Туруктуу температура Эсептөө ылдамдыгы
5 72,66 426
10 70.19 194
25 68.56 124
50 67.99 66
100 67.8 32

Бул таблицаны талдап, биз төмөнкүдөй тыянак чыгарууга болот:

  • Эсептөө ылдамдыгы жылуулук алмаштыргыч моделиндеги эсептөө пункттарынын санына пропорционалдуу төмөндөйт.
  • Эсептөө тактыгынын өзгөрүүсү экспоненциалдуу түрдө болот. Упайлардын саны көбөйгөн сайын, ар бир кийинки көбөйтүүдө тактоо азаят.

1-сүрөттөгүдөй кайчылаш агымдуу муздаткычы бар пластиналык жылуулук алмаштыргычта элементардык эсептөө клеткаларынан эквиваленттүү моделди түзүү бир аз татаалыраак. Биз клеткаларды кайчылаш агымдарды уюштура тургандай туташтырышыбыз керек. 4 клетка үчүн схема 5-сүрөттө көрсөтүлгөндөй болот.

Муздаткычтын агымы ысык жана муздак бутактар ​​боюнча эки каналга бөлүнөт, каналдар жылуулук структуралары аркылуу туташтырылган, ошондуктан канал аркылуу өткөндө муздаткыч ар кандай каналдар менен жылуулук алмашат. Кайчылаш агымды окшоштуруп, ысык муздаткыч солдон оңго (5-сүрөттү караңыз) ар бир каналда агып, ырааттуу түрдө муздак муздаткычтын каналдары менен жылуулукту алмашып турат, ал төмөндөн өйдө карай агып турат (5-сүрөттү караңыз). Эң ысык чекит жогорку сол бурчта жайгашкан, анткени ысык муздаткыч муздак каналдын буга чейин ысытылган муздаткычы менен жылуулукту алмаштырат. Ал эми эң муздак жагы ылдыйкы оң жакта, мында муздак муздаткыч биринчи бөлүмдө муздаган ысык муздаткыч менен жылуулукту алмаштырат.

Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү
5-сүрөт. 4 эсептөө клеткасынын кайчылаш агымынын модели.

Пластиналык жылуулук алмаштыргычтын бул модели жылуулук өткөрүмдүүлүккө байланыштуу клеткалардын ортосундагы жылуулук өткөрүүнү эске албайт жана ар бир канал обочолонгондуктан, муздатуучу заттын аралашуусун эске албайт.

Бирок биздин учурда акыркы чектөө тактыкты азайтпайт, анткени жылуулук алмаштыргычтын конструкциясында гофрленген мембрана агымды муздаткычтын боюндагы көптөгөн изоляцияланган каналдарга бөлөт (1-сүрөттү караңыз). Эсептөө клеткаларынын саны көбөйгөн сайын пластиналык жылуулук алмаштыргычты моделдөөдө эсептөө тактыгы эмне болорун карап көрөлү.

Тактыгын талдоо үчүн жылуулук алмаштыргычты дизайн клеткаларына бөлүүнүн эки вариантын колдонобуз:

  1. Ар бир чарчы уячада эки гидротехникалык (муздак жана ысык агым) жана бир жылуулук элементи бар. (5-сүрөттү караңыз)
  2. Ар бир чарчы уяча алты гидравликалык элементти (ысык жана муздак агымдагы үч бөлүк) жана үч жылуулук элементти камтыйт.

Акыркы учурда, биз байланыштын эки түрүн колдонобуз:

  • муздак жана ысык агымдардын каршы агымы;
  • муздак жана ысык агымдын параллелдүү агымы.

Каршы агым кайчылаш агымга салыштырмалуу натыйжалуулукту жогорулатат, ал эми каршы агым аны азайтат. Көптөгөн клеткалар менен агымдын орточо мааниси пайда болот жана баары чыныгы кайчылаш агымга жакын болуп калат (6-сүрөттү караңыз).

Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү
Сүрөт 6. Төрт клеткалуу, 3 элементтүү кайчылаш агым модели.

7-сүрөттө моделди бөлүүнүн ар кандай варианттары үчүн ысык линия боюнча 150°С, муздак линия боюнча 21°С температурада абаны бергенде жылуулук алмаштыргычтагы стационардык температураны бөлүштүрүүнүн натыйжалары көрсөтүлгөн. Клеткадагы түс жана сандар эсептөө клеткасындагы дубалдын орточо температурасын чагылдырат.

Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү
Сүрөт 7. Ар кандай долбоорлоо схемалары үчүн туруктуу абалдагы температуралар.

2-таблицада жылуулук алмаштыргыч моделдин клеткаларга бөлүнүшүнө жараша жылуулук алмаштыргычтан кийинки ысытылган абанын стабилдүү абалдагы температурасы көрсөтүлгөн.

Таблица 2. Температуранын жылуулук алмаштыргычтагы конструкциялык клеткалардын санына көз карандылыгы.

Модель өлчөмү Туруктуу температура
Ар бир клеткага 1 элемент
Туруктуу температура
Ар бир клеткага 3 элемент
2h2 62,7 67.7
3 × 3 64.9 68.5
4h4 66.2 68.9
8h8 68.1 69.5
10 × 10 68.5 69.7
20 × 20 69.4 69.9
40 × 40 69.8 70.1

Моделдеги эсептөө клеткаларынын саны көбөйгөн сайын акыркы стабилдүү температура жогорулайт. Эсептөөнүн тактыгынын көрсөткүчү катары ар кандай бөлүктөр үчүн стабилдүү температуранын ортосундагы айырманы кароого болот. Эсептөөчү уячалардын санынын көбөйүшү менен температура чекке карай тенденциясын, ал эми тактыктын өсүшү эсептөө пункттарынын санына пропорционалдуу эмес экенин көрүүгө болот.

Суроо туулат: бизге кандай моделдин тактыгы керек?

Бул суроонун жообу биздин моделдин максатына жараша болот. Бул макала моделге негизделген дизайн жөнүндө болгондуктан, биз башкаруу системасын конфигурациялоо үчүн моделди түзөбүз. Бул моделдин тактыгы системада колдонулган сенсорлордун тактыгына окшош болушу керек дегенди билдирет.

Биздин учурда температура термопар менен өлчөнөт, анын тактыгы ±2.5°С. Башкаруу системасын орнотуу үчүн кандайдыр бир жогорку тактык пайдасыз; биздин реалдуу башкаруу системабыз аны жөн эле "көрбөйт". Ошентип, чексиз сандагы бөлүктөр үчүн чектүү температура 70 °C деп ойлосок, анда бизге 67.5 °Cден ашык берген модель жетиштүү так болот. Эсептөө уячасында 3 упайы бар бардык моделдер жана уячада бир чекити бар 5x5тен чоңураак моделдер. (2-таблицада жашыл түс менен белгиленген)

Динамикалык иштөө режимдери

Динамикалык режимди баалоо үчүн биз долбоорлоо схемаларынын ар кандай варианттары үчүн жылуулук алмаштыргыч дубалдын эң ысык жана эң муздак чекиттеринде температуранын өзгөрүү процессине баа беребиз. (8-сүрөттү караңыз)

Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү
Сүрөт 8. Жылуулук алмаштыргычты жылытуу. 2x2 жана 10x10 өлчөмүндөгү моделдер.

Көрүнүп тургандай, өтүү процессинин убактысы жана анын табияты иш жүзүндө эсептөө клеткаларынын санына көз каранды эмес жана ысытылган металлдын массасы менен гана аныкталат.

Ошентип, биз 20дан 150 °Cге чейинки режимдерде жылуулук алмаштыргычты адилет моделдөө үчүн, SCR башкаруу системасы талап кылган тактык менен болжол менен 10 - 20 долбоорлоо пункттары жетиштүү деген жыйынтыкка келебиз.

Эксперименттин негизинде динамикалык моделди түзүү

Математикалык моделге, ошондой эле жылуулук алмаштыргычты тазалоо боюнча эксперименталдык маалыматтарга ээ болуу менен, биз жөнөкөй оңдоолорду киргизишибиз керек, тактап айтканда, эсептөө эксперименталдык натыйжалар менен дал келиши үчүн моделге интенсивдик факторду киргизүү.

Мындан тышкары, графикалык моделди түзүү чөйрөсүн колдонуу менен биз муну автоматтык түрдө жасайбыз. 9-сүрөттө жылуулук өткөрүүнү күчөтүү коэффициенттерин тандоо алгоритми көрсөтүлгөн. Эксперименттен алынган маалыматтар киргизүүгө берилет, жылуулук алмаштыргыч модели кошулат жана чыгууда ар бир режим үчүн керектүү коэффициенттер алынат.

Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү
9-сүрөт. Эксперименттик натыйжалардын негизинде интенсификация коэффициентин тандоо алгоритми.

Ошентип, биз Nusselt саны үчүн бирдей коэффициентти аныктап, эсептөө формулаларындагы белгисиздикти жок кылабыз. Ар кандай иштөө режимдери жана температуралар үчүн оңдоо факторлорунун маанилери өзгөрүшү мүмкүн, бирок окшош иштөө режимдери үчүн (нормалдуу иштөө) алар абдан жакын болуп чыгат. Мисалы, ар кандай режимдер үчүн берилген жылуулук алмаштыргыч үчүн коэффициент 0.492ден 0.655ке чейин.

Эгерде 0.6 коэффициентин колдонсок, анда изилденип жаткан иштөө режимдеринде эсептөө катасы термопар катасынан аз болот, ошентип башкаруу системасы үчүн жылуулук алмаштыргычтын математикалык модели реалдуу моделге толугу менен адекваттуу болот.

Жылуулук алмаштыргыч моделин орнотуунун натыйжалары

Жылуулук берүүнүн сапатын баалоо үчүн өзгөчө мүнөздөмө колдонулат - эффективдүү:

Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү
мында:
натыысык - ысык муздаткыч үчүн жылуулук алмаштыргычтын натыйжалуулугу;
Tтоолорin – ысык муздатуучу агымдын трассасы боюнча жылуулук алмаштыргычка кире бериштеги температура;
Tтоолорчыккан – муздаткычтын ысык агымы боюнча алардын жылуулук алмаштыргычтын чыгышындагы температура;
Tсуукin – муздак муздаткычтын агымы боюнча жылуулук алмаштыргычка кире бериштеги температура.

3-таблицада ысык жана муздак линиялар боюнча ар кандай агын ылдамдыктарында жылуулук алмаштыргыч моделдин эффективдүүлүгүнүн эксперименттик үлгүдөн четтөөлөрү көрсөтүлгөн.

Таблица 3. Жылуулук берүүнүн эффективдүүлүгүн эсептөөдөгү каталар % менен
Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү

Биздин учурда, тандалган коэффициент бизди кызыктырган бардык иштөө режимдеринде колдонулушу мүмкүн. Ката чоңураак болгон агымдын төмөн ылдамдыктарында талап кылынган тактыкка жетишилбесе, анда учурдагы агымдын ылдамдыгына жараша өзгөрүлмө интенсификация коэффициентин колдонсок болот.

Мисалы, 10-сүрөттө интенсивдүүлүк коэффициенти каналдын клеткаларындагы учурдагы агымдын ылдамдыгына жараша берилген формула боюнча эсептелет.

Моделге негизделген дизайн. Учак жылуулук алмаштыргычтын мисалында ишенимдүү моделин түзүү
10-сүрөт. Жылуулук өткөрүүнү жогорулатуунун өзгөрүлмө коэффициенти.

табылгалары

  • Физикалык мыйзамдарды билүү моделдин негизинде долбоорлоо үчүн объекттин динамикалык моделдерин түзүүгө мүмкүндүк берет.
  • Модель текшерүү маалыматтарынын негизинде текшерилип, жөндөлүшү керек.
  • Моделди иштеп чыгуу куралдары иштеп чыгуучуга объектти тестирлөөнүн натыйжаларынын негизинде моделди ыңгайлаштырууга мүмкүндүк бериши керек.
  • Туура моделге негизделген мамилени колдонуңуз жана сиз бактылуу болосуз!

Окууну аяктагандар үчүн бонус. SCR системасынын виртуалдык моделинин иштөөсүнүн видеосу.

Сурамжылоого катталган колдонуучулар гана катыша алышат. Кирүү, өтүнөмүн.

Андан ары эмне жөнүндө сүйлөшүшүм керек?

  • 76,2%Модельдеги программа аппараттык камсыздоодогу программага туура келээрин кантип далилдейт.16

  • 23,8%моделге негизделген дизайн үчүн суперкомпьютердик эсептөөлөрдү кантип колдонуу керек.5

21 колдонуучу добуш берди. 1 колдонуучу добуш берүүдөн баш тартты.

Source: www.habr.com

Комментарий кошуу