Анализ потоков тепловой энергии в гидравлических цепях

• Автор: Липовка, Юрий Львович
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 385 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ,

ЕДИНИЦ И ТЕРМИНОВ

ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ПОВЕДЕНИЯ ПОТОКОВ

ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ В ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

1.1. Технологии разреженных матриц и теория графов в математическом

моделировании тепловых потоков

1.1.1. Математическое представление потоков тепловой энергии с

использованием графов

1.1.2. База графов потоков тепловой энергии
1.2. Методы расчета тепловых потоков рабочих жидкостей
1.2.1. Аналитические и графические методы расчета тепловых потоков
энергоносителей
1.2.2. Математическая модель потоков тепловой энергии в
гидравлической цепи и метод контурных расходов
1.2.3. Математическая модель давлений и тепловых потоков рабочих
жидкостей и методы анализа потокораспределения
1.3. Теплогидравлические расчеты теплообменных аппаратов
1.3.1. Способы присоединения рекуперативных и смесительных
теплообменников к гидравлическим цепям
1.3.2. Схемы и методы расчета теплообменных аппаратов
1.3.3. Тепловое регулирование рекуперативных теплообменников
1.4. Математическое моделирование процессов поведения тепловых
потоков
1.4.1. Математическая формулировка процесса сопряженного
теплообмена
1.4.2. Применение конечно-элементной аппроксимации для
математического моделирования теплообменных процессов
1.4.3. Применение метода Галеркина в сочетании с конечно-элементной аппроксимацией
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОТОКОВ ТЕПЛОВОЙ
ЭНЕРГИИ В ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ
2.1. Математическая формулировка задачи распределения потоков
рабочей жидкости
2.2. Применение теории графов и технологий разреженных матриц в
формировании математической модели теплогидравлической цепи
2.3. Математическая модель теплогидравлической цепи с несколькими
источниками теплоты
2.4. Применение вычислительных аспектов коммутативной алгебры для
решения систем топологических и определяющих уравнений
2.5. Методика расчета гидравлических цепей с регулируемыми
параметрами

5.1.2. Порядок проведения отдельного опыта
5.1.3. Выбор способа планирования частичных экспериментов
5.1.4. Построение рационального плана экспериментов
5.1.5. Определение необходимого числа повторений отдельного опыта
5.2. Методика и результаты обработки данных, полученных в результате экспериментов
5.3. Натурные замеры теплогидравлических режимов работы распределителей потоков в реальных условиях
5.3.1. Гидравлические режимы распределителей потоков
5.3.2. Тепловые режимы распределителей потоков
6. АВТОМАТИЗАЦИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
СИСТЕМ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ
6.1. Представление реальных систем теплоснабжения в памяти компьютера
6.1.1. Структура вычислительной системы
6.1.2. Эквивалентирование системы теплоснабжения
6.1.3. Иерархия классов редактора ЗА_Ие
6.1.4. Представление и хранение системы в памяти компьютера
6.1.5. Формирование тепловой сети и общие настройки проекта
6.1.6. Задание требуемых гидравлических, тепловых и прочих расчетов
6.2. Блок тепловых расчетов
6.2.1. Математическое моделирование режимов отпуска теплоты в
закрытой системе теплоснабжения
6.2.2. Математическое моделирование режимов отпуска теплоты в
открытой системе теплоснабжения
6.3. Блок гидравлических расчетов
6.4. Блок расчета теплогидравлической устойчивости системы теплоснабжения
6.4.1. Автоматизированный выбор оптимальных схем присоединения
систем теплопотребления к тепловым сетям и гидравлических режимов тепловых пунктов
6.4.2. Математическое моделирование дросселирующих устройств
6.5. Оценка сравнительной эффективности альтернативных вариантов
теплоснабжения
6.5.1. Общие положения
6.5.2. Показатели эффективности инвестиционных проектов систем
теплоснабжения
6.5.3. Результаты оценки сравнительной эффективности некоторых
альтернативных вариантов теплоснабжения
6.5.4. Экономические показатели системы теплоснабжения со
ступенчатым использованием теплоносителя
6.5.5. Результаты внедрения материалов исследования

ОСНОВНЫЕ НАУЧНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

РХ.ОиДу /362/, L.N.Hoag, G.Weinberg /369/ и др. использовалась в качестве основной методики первых расчетов потокораспределения на ЭВМ. Для относительно простых гидравлических цепей с соизмеримыми
характеристиками сопротивлений участков и заданными характеристиками источника теплоты итерационные методы были вполне приемлемы.
Преимуществом увязочных методов является простое сочетание процесса Ньютона с последовательной одношаговой релаксацией
(уменьшением невязок) линеаризованных уравнений, что позволяет
применять эти методы для расчета небольших цепей даже без применения ЭВМ. Скорость сходимости увязочных методов значительно зависит от начального приближения и от выбора системы независимых контуров. Поскольку для нелинейных цепей итерационный процесс, в принципе, бесконечен, постольку по невязкам напоров в контурах нельзя однозначно судить о погрешности расходов на участках. Кроме того, при различном выборе независимых контуров неизменная невязка напоров даст различные значения расходов на участках.
Как отмечается в /215/, все вышеперечисленные (традиционные) методы относятся к гидравлическим цепям с сосредоточенными параметрами. Это значит, что характеристики гидравлических сопротивлений участков трубопроводов 5), весовые нагрузки в узлах (?, и давления на выходных коллекторах источников Р, неизменны для данного конкретного расчета. Для сложных разветвленных кольцевых гидравлических цепей эти методы могут либо медленно сходиться, либо вообще не иметь решения с заданной точностью.
Значительным вкладом в расчет многокольцевых цепей стали метод контурных расходов (МКР) и метод узловых давлений (МД) /209/, /215/.
В методе узловых давлений решается система линейных уравнений (т-1)-го порядка. В зависимости от используемого метода решения систем уравнений (точного или релаксационного) получается конкретный вариант