Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish

"Agar siz fil qafasidagi "bufalo" yozuvini o'qisangiz, ko'zlaringizga ishonmang." Kozma Prutkov

Avvalgisida Modelga asoslangan dizayn haqida maqola ob'ekt modeli nima uchun kerakligi ko'rsatildi va bu ob'ekt modelisiz modelga asoslangan dizayn haqida faqat marketing bo'roni, ma'nosiz va shafqatsiz gapirish mumkinligi isbotlandi. Ammo ob'ektning modeli paydo bo'lganda, malakali muhandislar doimo oqilona savolga ega: ob'ektning matematik modeli haqiqiy ob'ektga mos kelishiga qanday dalil bor.

Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish

Bu savolga bitta javob misolida keltirilgan elektr drayvlarning modelga asoslangan dizayni haqida maqola. Ushbu maqolada biz samolyot konditsioner tizimlari uchun model yaratish misolini ko'rib chiqamiz, amaliyotni umumiy xarakterdagi ba'zi nazariy mulohazalar bilan suyultiramiz.

Ob'ektning ishonchli modelini yaratish. Nazariya

Kechiktirmaslik uchun men sizga modelga asoslangan dizayn uchun model yaratish algoritmi haqida darhol aytib beraman. Bu faqat uchta oddiy qadamni oladi:

1 qadam. Modellashtirilgan tizimning dinamik harakatini tavsiflovchi algebraik-differensial tenglamalar tizimini ishlab chiqish. Agar jarayonning fizikasini bilsangiz, bu juda oddiy. Ko'pgina olimlar biz uchun Nyuton, Brenoul, Navier Stokes va boshqa Stangels, Compasses va Rabinovich nomidagi asosiy fizik qonunlarni ishlab chiqdilar.

2 qadam. Olingan tizimda testlardan olinishi mumkin bo'lgan empirik koeffitsientlar va modellash ob'ektining xarakteristikalari to'plamini tanlang.

3 qadam. Ob'ektni sinab ko'ring va modelni to'liq miqyosli eksperimentlar natijalariga ko'ra moslang, shunda u haqiqatga mos keladi, kerakli darajadagi tafsilotlar.

Ko'rib turganingizdek, bu juda oddiy, faqat ikkita uchta.

Amaliy amaliyotga misol

Samolyotdagi konditsioner tizimi (ACS) avtomatik bosimni saqlash tizimiga ulangan. Samolyotdagi bosim har doim tashqi bosimdan yuqori bo'lishi kerak va bosimning o'zgarish tezligi uchuvchilar va yo'lovchilarning burun va quloqlardan qon ketmasligi uchun bo'lishi kerak. Shuning uchun havo kirish va chiqishni boshqarish tizimi xavfsizlik uchun muhim ahamiyatga ega va uni ishlab chiqish uchun qimmat sinov tizimlari qo'yiladi. Ular parvoz balandligida harorat va bosim hosil qiladi va turli balandlikdagi aerodromlarda uchish va qo'nish sharoitlarini takrorlaydi. SCVlar uchun boshqaruv tizimlarini ishlab chiqish va disk raskadrovka qilish masalasi esa to'liq salohiyatga ko'tarilmoqda. Qoniqarli nazorat tizimini olish uchun sinov dastgohini qancha vaqt ishlaymiz? Shubhasiz, agar ob'ekt modelida boshqaruv modelini o'rnatadigan bo'lsak, u holda sinov dastgohidagi ish aylanishi sezilarli darajada qisqarishi mumkin.

Samolyotning konditsioner tizimi har qanday boshqa termal tizim kabi bir xil issiqlik almashtirgichlardan iborat. Batareya Afrikada ham batareyadir, faqat konditsioner. Ammo samolyotning uchish og'irligi va o'lchamlari bo'yicha cheklovlar tufayli issiqlik almashtirgichlar kichikroq massadan iloji boricha ko'proq issiqlikni uzatish uchun imkon qadar ixcham va samaraliroq qilingan. Natijada, geometriya juda g'alati bo'ladi. Ko'rib chiqilayotgan holatda bo'lgani kabi. 1-rasmda plastinka issiqlik almashinuvchisi ko'rsatilgan, unda issiqlik uzatishni yaxshilash uchun plitalar orasidagi membrana ishlatiladi. Issiq va sovuq sovutish suvi kanallarda almashinadi va oqim yo'nalishi ko'ndalang. Bitta sovutish suvi old qismga, ikkinchisi - yon tomonga beriladi.

SCRni nazorat qilish masalasini hal qilish uchun biz bunday issiqlik almashtirgichda vaqt birligida bir muhitdan ikkinchisiga qancha issiqlik o'tkazilishini bilishimiz kerak. Biz tartibga soluvchi harorat o'zgarishi tezligi bunga bog'liq.

Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish
Shakl 1. Samolyot issiqlik almashtirgichining diagrammasi.

Modellashtirish muammolari. Gidravlik qism

Bir qarashda, vazifa juda oddiy, issiqlik almashinuvi kanallari orqali massa oqimini va kanallar orasidagi issiqlik oqimini hisoblash kerak.
Kanallardagi sovutish suvining massa oqimi Bernuli formulasi yordamida hisoblanadi:

Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish

qaerda:
DP - ikki nuqta orasidagi bosim farqi;
p – sovutish suvi ishqalanish koeffitsienti;
L - kanal uzunligi;
d – kanalning gidravlik diametri;
r - sovutish suvi zichligi;
ō - kanaldagi sovutish suvi tezligi.

Ixtiyoriy shakldagi kanal uchun gidravlik diametri quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish

qaerda:
F – oqim maydoni;
P - kanalning namlangan perimetri.

Ishqalanish koeffitsienti empirik formulalar yordamida hisoblab chiqiladi va sovutish suyuqligining oqim tezligi va xususiyatlariga bog'liq. Turli geometriyalar uchun turli xil bog'liqliklar olinadi, masalan, silliq quvurlardagi turbulent oqim formulasi:

Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish

qaerda:
Re - Reynolds raqami.

Yassi kanallardagi oqim uchun quyidagi formuladan foydalanish mumkin:

Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish

Bernoulli formulasidan ma'lum bir tezlik uchun bosimning pasayishini hisoblashingiz mumkin yoki aksincha, berilgan bosim pasayishiga asoslanib, kanaldagi sovutish suvi tezligini hisoblashingiz mumkin.

Issiqlik almashinuvi

Sovutgich va devor orasidagi issiqlik oqimi quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish

qaerda:
a [Vt/(m2×deg)] – issiqlik uzatish koeffitsienti;
F - oqim maydoni.

Quvurlardagi sovutish suvi oqimi bilan bog'liq muammolar uchun etarli miqdordagi tadqiqotlar o'tkazildi va ko'plab hisoblash usullari mavjud va qoida tariqasida, hamma narsa issiqlik uzatish koeffitsienti a [Vt / (m2 × deg)] ga empirik bog'liqliklarga to'g'ri keladi.

Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish

qaerda:
Nu - Nusselt raqami,
l – suyuqlikning issiqlik o‘tkazuvchanlik koeffitsienti [Vt/(m×deg)] d – gidravlik (ekvivalent) diametri.

Nusselt raqamini (mezonini) hisoblash uchun empirik mezon bog'liqliklari qo'llaniladi, masalan, dumaloq quvurning Nusselt sonini hisoblash formulasi quyidagicha ko'rinadi:

Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish

Bu erda biz allaqachon Reynolds raqamini, devor harorati va suyuqlik haroratidagi Prandtl raqamini va notekislik koeffitsientini ko'ramiz. (manba)

Gofrirovka qilingan plastinka issiqlik almashinuvchilari uchun formula o'xshash ( manba ):
Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish

qaerda:
Turbulent oqim uchun n = 0.73 m =0.43,
a koeffitsienti - plitalar soniga va oqim rejimiga qarab 0,065 dan 0.6 gacha o'zgaradi.

Bu koeffitsient faqat oqimning bir nuqtasi uchun hisoblanganligini hisobga olamiz. Keyingi nuqta uchun biz suyuqlikning boshqa haroratiga egamiz (u qizib ketgan yoki sovigan), devorning boshqa harorati va shunga mos ravishda barcha Reynolds raqamlari va Prandtl raqamlari suzadi.

Bu vaqtda har qanday matematik koeffitsienti 10 marta o'zgarib turadigan tizimni to'g'ri hisoblash mumkin emasligini aytadi va u haq bo'ladi.

Har qanday amaliy muhandis har bir issiqlik almashtirgich boshqacha ishlab chiqarilganligini va tizimlarni hisoblashning iloji yo'qligini aytadi va u ham to'g'ri bo'ladi.

Modelga asoslangan dizayn haqida nima deyish mumkin? Hamma narsa haqiqatan ham yo'qolganmi?

G'arb dasturiy ta'minotining ilg'or sotuvchilari bu joyda sizga superkompyuterlar va 3D hisoblash tizimlarini sotadilar, masalan, "siz buni qilolmaysiz". Va 1 daqiqa ichida harorat taqsimotini olish uchun hisob-kitobni bir kun davomida bajarishingiz kerak.

Bu bizning tanlovimiz emasligi aniq, biz nazorat tizimini disk raskadrovka qilishimiz kerak, agar real vaqtda bo'lmasa, hech bo'lmaganda yaqin vaqt ichida.

Tasodifiy yechim

Issiqlik almashtirgich ishlab chiqariladi, bir qator sinovlar o'tkaziladi va sovutish suvi oqimining berilgan tezligida barqaror haroratning samaradorligi jadvali o'rnatiladi. Oddiy, tez va ishonchli, chunki ma'lumotlar sinovdan olinadi.

Ushbu yondashuvning kamchiligi shundaki, ob'ektning dinamik xususiyatlari mavjud emas. Ha, biz barqaror issiqlik oqimi qanday bo'lishini bilamiz, lekin bir ish rejimidan boshqasiga o'tishda qancha vaqt o'rnatilishini bilmaymiz.

Shuning uchun, kerakli xususiyatlarni hisoblab chiqqandan so'ng, biz nazorat qilish tizimini to'g'ridan-to'g'ri sinov paytida sozlaymiz, biz bundan qochishni xohlaymiz.

Modelga asoslangan yondashuv

Dinamik issiqlik almashtirgich modelini yaratish uchun empirik hisoblash formulalaridagi noaniqliklarni - Nusselt soni va gidravlik qarshilikni bartaraf etish uchun sinov ma'lumotlaridan foydalanish kerak.

Yechim oddiy, hamma narsa kabi. Biz empirik formulani olamiz, tajribalar o'tkazamiz va a koeffitsientining qiymatini aniqlaymiz, shu bilan formuladagi noaniqlikni yo'q qilamiz.

Issiqlik uzatish koeffitsientining ma'lum bir qiymatiga ega bo'lishimiz bilanoq, boshqa barcha parametrlar saqlanishning asosiy fizik qonunlari bilan belgilanadi. Harorat farqi va issiqlik uzatish koeffitsienti vaqt birligida kanalga o'tkaziladigan energiya miqdorini aniqlaydi.

Energiya oqimini bilib, gidravlik kanaldagi sovutish suvi uchun energiya massasi va momentumni saqlash tenglamalarini echish mumkin. Masalan, bu:

Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish
Bizning holatlarimiz uchun devor va sovutish suvi - Qwall o'rtasidagi issiqlik oqimi noaniq bo'lib qolmoqda. Batafsil ma'lumotlarni ko'rishingiz mumkin Bu yerga…

Shuningdek, kanal devori uchun harorat hosilasi tenglamasi:

Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish
qaerda:
DQwall - kanal devoriga kiruvchi va chiquvchi oqim o'rtasidagi farq;
M - kanal devorining massasi;
Cpc - devor materialining issiqlik sig'imi.

Modelning aniqligi

Yuqorida aytib o'tilganidek, issiqlik almashtirgichda biz plastinka yuzasida harorat taqsimotiga egamiz. Barqaror holat qiymati uchun siz plitalar bo'ylab o'rtacha qiymatni olishingiz va uni ishlatishingiz mumkin, butun issiqlik almashtirgichni bitta konsentrlangan nuqta sifatida tasavvur qiling, bunda bir harorat farqida issiqlik issiqlik almashtirgichning butun yuzasi bo'ylab uzatiladi. Ammo vaqtinchalik rejimlar uchun bunday yaqinlashuv ishlamasligi mumkin. Yana bir ekstremal - bir necha yuz ming ball to'plash va Super Kompyuterni yuklash, bu bizga ham mos kelmaydi, chunki vazifa boshqaruv tizimini real vaqtda yoki yaxshiroq, tezroq sozlashdir.

Savol tug'iladi, qabul qilinadigan aniqlik va hisoblash tezligini olish uchun issiqlik almashtirgichni necha qismga bo'lish kerak?

Har doimgidek, tasodifan qo'limda amin issiqlik almashtirgichining modeli bor edi. Issiqlik almashtirgich quvur bo'lib, quvurlar ichida isitish vositasi oqadi va sumkalar orasidan qizdirilgan vosita oqadi. Muammoni soddalashtirish uchun butun issiqlik almashinuvchi trubkasi bir ekvivalent quvur sifatida ifodalanishi mumkin va quvurning o'zi har birida issiqlik uzatishning nuqta modeli hisoblangan diskret hisoblash hujayralari to'plami sifatida ko'rsatilishi mumkin. Yagona hujayra modelining diagrammasi 2-rasmda ko'rsatilgan. Issiq havo kanali va sovuq havo kanali devor orqali ulanadi, bu kanallar orasidagi issiqlik oqimining o'tkazilishini ta'minlaydi.

Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish
Shakl 2. Issiqlik almashinuvchi hujayra modeli.

Quvurli issiqlik almashtirgich modelini sozlash oson. Siz faqat bitta parametrni o'zgartirishingiz mumkin - trubaning uzunligi bo'ylab bo'limlar sonini va turli qismlar uchun hisoblash natijalarini ko'rib chiqing. Keling, uzunlik bo'ylab 5 nuqtaga (3-rasm) va uzunlik bo'ylab 100 ballgacha bo'lgan (4-rasm) bo'linishdan boshlab bir nechta variantni hisoblaylik.

Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish
Shakl 3. 5 hisoblangan nuqtaning statsionar harorat taqsimoti.

Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish
Shakl 4. 100 hisoblangan nuqtaning statsionar harorat taqsimoti.

Hisob-kitoblar natijasida ma'lum bo'ldiki, 100 nuqtaga bo'linganda barqaror harorat 67,7 daraja. Va 5 hisoblangan nuqtaga bo'linganda, harorat 72 daraja S ni tashkil qiladi.

Shuningdek, oynaning pastki qismida real vaqtga nisbatan hisoblash tezligi ko'rsatiladi.
Keling, barqaror holatdagi harorat va hisoblash tezligi hisoblash nuqtalari soniga qarab qanday o'zgarishini ko'rib chiqaylik. Hisoblash hujayralarining turli soni bilan hisob-kitoblar paytida barqaror holatdagi haroratlardagi farq olingan natijaning to'g'riligini baholash uchun ishlatilishi mumkin.

Jadval 1. Harorat va hisoblash tezligining issiqlik almashtirgich uzunligi bo'ylab hisoblash nuqtalari soniga bog'liqligi.

Hisoblash nuqtalari soni Barqaror harorat Hisoblash tezligi
5 72,66 426
10 70.19 194
25 68.56 124
50 67.99 66
100 67.8 32

Ushbu jadvalni tahlil qilib, quyidagi xulosalar chiqarishimiz mumkin:

  • Hisoblash tezligi issiqlik almashtirgich modelidagi hisoblash nuqtalari soniga mutanosib ravishda tushadi.
  • Hisoblash aniqligining o'zgarishi eksponent tarzda sodir bo'ladi. Ballar soni ortishi bilan har bir keyingi o'sishda takomillashtirish kamayadi.

1-rasmda bo'lgani kabi, o'zaro oqimli sovutgichli plastinka issiqlik almashtirgichida elementar hisoblash hujayralaridan ekvivalent modelni yaratish biroz murakkabroq. Biz hujayralarni o'zaro oqimlarni tashkil etadigan tarzda ulashimiz kerak. 4 ta katak uchun sxema 5-rasmda ko'rsatilganidek ko'rinadi.

Sovutish suvi oqimi issiq va sovuq shoxlar bo'ylab ikkita kanalga bo'linadi, kanallar issiqlik inshootlari orqali ulanadi, shuning uchun kanaldan o'tayotganda sovutish suvi turli kanallar bilan issiqlik almashadi. O'zaro oqimni taqlid qilgan holda, issiq sovutish suvi har bir kanalda chapdan o'ngga (5-rasmga qarang) oqadi, pastdan yuqoriga oqadigan sovuq sovutish suvi kanallari bilan ketma-ket issiqlikni almashtiradi (5-rasmga qarang). Eng issiq nuqta yuqori chap burchakda, chunki issiq sovutish suvi sovuq kanalning allaqachon qizdirilgan sovutish suvi bilan issiqlikni almashtiradi. Va eng sovuq pastki o'ng tomonda joylashgan bo'lib, u erda sovuq sovutish suvi birinchi qismda allaqachon sovigan issiq sovutish suvi bilan issiqlikni almashtiradi.

Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish
Shakl 5. 4 ta hisoblash katakchalarining o'zaro oqim modeli.

Plastinkali issiqlik almashtirgich uchun ushbu model issiqlik o'tkazuvchanligi tufayli hujayralar orasidagi issiqlik almashinuvini hisobga olmaydi va sovutish suvi aralashuvini hisobga olmaydi, chunki har bir kanal izolyatsiya qilingan.

Ammo bizning holatlarimizda oxirgi cheklov aniqlikni kamaytirmaydi, chunki issiqlik almashtirgichni loyihalashda gofrirovka qilingan membran oqimni sovutish suvi bo'ylab ko'plab izolyatsiya qilingan kanallarga ajratadi (1-rasmga qarang). Keling, hisoblash katakchalari soni ortib borayotganligi sababli, plastinka issiqlik almashtirgichini modellashtirishda hisoblashning aniqligi bilan nima sodir bo'lishini ko'rib chiqaylik.

Aniqligini tahlil qilish uchun biz issiqlik almashtirgichni dizayn hujayralariga bo'lishning ikkita variantidan foydalanamiz:

  1. Har bir kvadrat katakda ikkita gidravlik (sovuq va issiq oqim) va bitta termal element mavjud. (5-rasmga qarang)
  2. Har bir kvadrat katakda oltita gidravlik element (issiq va sovuq oqimlarda uchta bo'lim) va uchta termal element mavjud.

Ikkinchi holda biz ikkita ulanish turidan foydalanamiz:

  • sovuq va issiq oqimlarning qarshi oqimi;
  • sovuq va issiq oqimning parallel oqimi.

Qarama-qarshi oqim o'zaro oqimga nisbatan samaradorlikni oshiradi, qarshi oqim esa uni kamaytiradi. Ko'p sonli hujayralar bilan oqimning o'rtacha qiymati sodir bo'ladi va hamma narsa haqiqiy o'zaro faoliyat oqimga yaqinlashadi (6-rasmga qarang).

Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish
Shakl 6. To'rt hujayrali, 3 elementli o'zaro oqim modeli.

7-rasmda modelni bo'lishning turli xil variantlari uchun issiq chiziq bo'ylab 150 ° C va sovuq chiziq bo'ylab 21 ° C harorat bilan havo etkazib berishda issiqlik almashtirgichdagi barqaror holatdagi statsionar haroratni taqsimlash natijalari ko'rsatilgan. Hujayradagi rang va raqamlar hisoblash katakchasidagi o'rtacha devor haroratini aks ettiradi.

Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish
Shakl 7. Turli dizayn sxemalari uchun barqaror haroratlar.

2-jadvalda issiqlik almashtirgich modelining hujayralarga bo'linishiga qarab, issiqlik almashtirgichdan keyin isitiladigan havoning barqaror holatdagi harorati ko'rsatilgan.

Jadval 2. Haroratning issiqlik almashtirgichdagi dizayn hujayralari soniga bog'liqligi.

Model o'lchami Barqaror harorat
Har bir hujayra uchun 1 ta element
Barqaror harorat
Har bir hujayra uchun 3 ta element
2x2 62,7 67.7
3 × 3 64.9 68.5
4x4 66.2 68.9
8x8 68.1 69.5
10 × 10 68.5 69.7
20 × 20 69.4 69.9
40 × 40 69.8 70.1

Modeldagi hisoblash katakchalari soni ortishi bilan yakuniy barqaror holat harorati ortadi. Turli bo'limlar uchun barqaror harorat o'rtasidagi farqni hisoblashning to'g'riligining ko'rsatkichi sifatida ko'rib chiqish mumkin. Ko'rinib turibdiki, hisoblash katakchalari sonining ko'payishi bilan harorat chegaraga intiladi va aniqlikning oshishi hisoblash nuqtalari soniga mutanosib emas.

Savol tug'iladi: bizga qanday model aniqligi kerak?

Bu savolga javob bizning modelimiz maqsadiga bog'liq. Ushbu maqola modelga asoslangan dizayn haqida bo'lgani uchun biz boshqaruv tizimini sozlash uchun model yaratamiz. Bu shuni anglatadiki, modelning aniqligi tizimda ishlatiladigan sensorlarning aniqligi bilan solishtirish kerak.

Bizning holatlarimizda harorat termojuft bilan o'lchanadi, uning aniqligi ± 2.5 ° S. Boshqarish tizimini o'rnatish uchun har qanday yuqori aniqlik foydasizdir; bizning haqiqiy boshqaruv tizimimiz uni "ko'rmaydi". Shunday qilib, agar cheksiz sonli bo'limlar uchun chegara harorati 70 ° C ekanligini qabul qilsak, u holda bizga 67.5 ° C dan ortiq bo'lgan model etarlicha aniq bo'ladi. Hisoblash katakchasida 3 ballga ega barcha modellar va 5x5 dan kattaroq modellar katakchada bitta nuqtaga ega. (2-jadvalda yashil rang bilan ta'kidlangan)

Dinamik ish rejimlari

Dinamik rejimni baholash uchun biz dizayn sxemalarining turli xil variantlari uchun issiqlik almashtirgich devorining eng issiq va sovuq nuqtalarida harorat o'zgarishi jarayonini baholaymiz. (8-rasmga qarang)

Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish
Shakl 8. Issiqlik almashtirgichni isitish. 2x2 va 10x10 o'lchamdagi modellar.

Ko'rinib turibdiki, o'tish jarayonining vaqti va uning tabiati hisob-kitob hujayralari sonidan deyarli mustaqil bo'lib, faqat qizdirilgan metallning massasi bilan belgilanadi.

Shunday qilib, issiqlik almashtirgichni 20 dan 150 ° C gacha bo'lgan rejimlarda adolatli modellashtirish uchun SCR nazorat qilish tizimi talab qiladigan aniqlik bilan taxminan 10 - 20 dizayn nuqtasi etarli degan xulosaga keldik.

Tajriba asosida dinamik modelni o'rnatish

Matematik modelga, shuningdek issiqlik almashtirgichni tozalash bo'yicha eksperimental ma'lumotlarga ega bo'lgan holda, biz faqat oddiy tuzatishni amalga oshirishimiz kerak, ya'ni hisoblash eksperimental natijalarga to'g'ri kelishi uchun modelga kuchaytiruvchi omilni kiritishimiz kerak.

Bundan tashqari, grafik model yaratish muhitidan foydalanib, biz buni avtomatik ravishda qilamiz. 9-rasmda issiqlik uzatishni kuchaytirish koeffitsientlarini tanlash algoritmi ko'rsatilgan. Tajribadan olingan ma'lumotlar kirishga beriladi, issiqlik almashtirgich modeli ulanadi va chiqishda har bir rejim uchun kerakli koeffitsientlar olinadi.

Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish
Shakl 9. Tajriba natijalariga ko'ra kuchayish koeffitsientini tanlash algoritmi.

Shunday qilib, biz Nusselt raqami uchun bir xil koeffitsientni aniqlaymiz va hisoblash formulalaridagi noaniqlikni yo'q qilamiz. Turli xil ish rejimlari va haroratlar uchun tuzatish omillarining qiymatlari o'zgarishi mumkin, ammo shunga o'xshash ish rejimlari (normal ishlash) uchun ular juda yaqin bo'lib chiqadi. Masalan, har xil rejimlar uchun berilgan issiqlik almashtirgich uchun koeffitsient 0.492 dan 0.655 gacha.

Agar biz 0.6 koeffitsientini qo'llasak, u holda o'rganilayotgan ish rejimlarida hisoblash xatosi termojuft xatosidan kamroq bo'ladi, shuning uchun boshqaruv tizimi uchun issiqlik almashtirgichning matematik modeli haqiqiy modelga to'liq mos keladi.

Issiqlik almashtirgich modelini o'rnatish natijalari

Issiqlik uzatish sifatini baholash uchun maxsus xususiyat qo'llaniladi - samaradorlik:

Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish
qaerda:
EFFissiq - issiq sovutish suvi uchun issiqlik almashtirgichning samaradorligi;
Ttog'larin – issiq sovutish suvi oqimi yo'li bo'ylab issiqlik almashtirgichga kirish joyidagi harorat;
Ttog'lartashqarida - issiqlik almashinuvchisining issiq sovutish suvi oqimi bo'ylab chiqish joyidagi harorat;
Tzalin - sovuq sovutish suvi oqimi yo'li bo'ylab issiqlik almashtirgichga kirish joyidagi harorat.

3-jadvalda issiqlik almashtirgich modeli samaradorligining issiq va sovuq chiziqlar bo'ylab har xil oqim tezligida eksperimentaldan og'ishi ko'rsatilgan.

Jadval 3. Issiqlik uzatish samaradorligini % larda hisoblashdagi xatolar
Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish

Bizning holatda, tanlangan koeffitsient bizni qiziqtirgan barcha ish rejimlarida ishlatilishi mumkin. Agar past oqim tezligida, xato kattaroq bo'lsa, kerakli aniqlikka erishilmasa, biz joriy oqim tezligiga bog'liq bo'lgan o'zgaruvchan kuchayish omilidan foydalanishimiz mumkin.

Misol uchun, 10-rasmda, kuchayish koeffitsienti kanal hujayralarida oqim tezligiga qarab berilgan formuladan foydalanib hisoblanadi.

Modelga asoslangan dizayn. Samolyot issiqlik almashinuvchisi misolida ishonchli modelni yaratish
Shakl 10. O'zgaruvchan issiqlik uzatishni kuchaytirish koeffitsienti.

topilmalar

  • Jismoniy qonunlarni bilish modelga asoslangan dizayn uchun ob'ektning dinamik modellarini yaratishga imkon beradi.
  • Model sinov ma'lumotlari asosida tekshirilishi va sozlanishi kerak.
  • Modelni ishlab chiqish vositalari ishlab chiquvchiga ob'ektni sinovdan o'tkazish natijalari asosida modelni sozlash imkonini berishi kerak.
  • To'g'ri modelga asoslangan yondashuvdan foydalaning va siz baxtli bo'lasiz!

O'qishni tugatganlar uchun bonus. SCR tizimining virtual modelining ishlashi videosi.

So'rovda faqat ro'yxatdan o'tgan foydalanuvchilar ishtirok etishlari mumkin. tizimga kirishiltimos.

Keyin nima haqida gapirishim kerak?

  • 76,2%Modeldagi dastur apparatdagi dasturga mos kelishini qanday isbotlash mumkin.16

  • 23,8%Modelga asoslangan dizayn uchun superkompyuterli hisoblashdan qanday foydalanish kerak.5

21 foydalanuvchi ovoz berdi. 1 foydalanuvchi betaraf qoldi.

Manba: www.habr.com

a Izoh qo'shish