Оптимизация конструкции и режимов работы индукционных нагревателей непрерывного действия для утилизации артиллерийских взрывателей

• Автор: Довбыш, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 155 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

1 Проблема оптимизации процессов непрерывного

индукционного нагрева в конверсионных технологиях

1.1 Актуальность проблемы оптимизации процессов непрерывного индукционного нагрева

1.2 Установки индукционного нагрева для утилизации

специальных изделий

1.3 Состояние вопроса оптимального проектирования индукционных нагревателей

1.4 Постановка задачи оптимального управления процессом непрерывного индукционного нагрева

2 Математическое моделирование объектов индукционного нагрева

2.1. Постановка задачи моделирования и выбор метода решения.
2.2. Конечно-элементная модель электромагнитного поля
2.3 Конечно-элементная модель расчета тепловых полей
2.4 Аналитические приближения математической модели объекта
на основе результатов численных экспериментов
2.5 Разработка системы подогрева изделий
3 Оптимизация параметров системы "индуКтор-источник питания"
3.1 Выбор оптимальной частоты источника питания
3.2 Проектирование виброустойчивой индукционной системы
3.2.1 Расчет параметров упругой деформации индукционной системы
3.2.2 Исследование собственных частот колебаний индуктора
4 Оптимизация нестационарных режимов работы индукционного нагревателя при смене номенклатуры изделий
4.1 Постановка задачи и метод исследования
4.2 Оптимальный алгоритм управления процессом непрерывного индукционного нагрева при смене номенклатуры изделий
4.3 Оптимальные алгоритмы управления при изменении номенклатуры изделий, заданной температуры и производительности установки
4.4 Оптимальный алгоритм управления с учетом ограничения на температуру изделия (Д > Д)
4.5. Оптимальный алгоритм управления с учетом ограничения на температуру изделий (Д, < Д)
4.6 Реализация оптимальных алгоритмов и систем управления Библиографический список Приложения.

Введение
Диссертация посвящена разработке математических моделей процессов непрерывного индукционного нагрева, ориентированных на решение задач оптимального проектирования конструкции индукционных нагревателей и управления режимами работы и созданию на этой основе специализированных энергоэффективных высокопроизводительных установок для утилизации изделий оборонной промышленности.
Важным приоритетом перестройки промышленности России в последние годы является конверсия военного производства. Конверсия преследует ряд целей:
при сохранении наиболее важных стратегических производств перепрофилировать другие таким образом, чтобы через использование их потенциала повысить технологический уровень гражданских отраслей;
- адаптировать сугубо специализированное и монопольное производство оборонных отраслей к рынку гражданской продукции;
- утилизировать накопленные за многие годы обычные виды боеприпасов, попавших в класс сокращаемых вооружений или боеприпасов с истекшим сроком хранения.
Особенно остро проблема утилизации встала в связи с принятыми международными соглашениями о сокращении обычных вооружений. Начиная с 1991 года - года распада Варшавского договора, СССР, Россия встала перед проблемой утилизации десятков тысяч вагонов боеприпасов. Технологии утилизации боеприпасов не было. После принятия «Федеральной программы промышленной утилизации вооружений и военной техники на период до 2000 г», в том числе и программы утилизации обычных вооружений, появились первые предложения по технологии утилизации боеприпасов, в том числе взрывателей различного типа. Так как взрывные устройства содержат до нескольких десятков различных элементов и узлов, собранных с помощью герметизирующих и уплотняющих полимеризующихся мастик, разборка их с извлечением взрывчатых веществ

в подавляющем большинстве случаев за основной технологический параметр принимают температуру обрабатываемого изделия в конце процесса, поскольку именно стабильность температурного состояния определяет качество изделия и эффективность индукционного нагрева.
Для решения задач исследования процессов в объектах с распределенными параметрами предложен ряд специфических методов. Так, в работе [2] применен метод, состоящий в дискретизации уравнений в частных производных в пространстве и приведении таким образом к стандартной по'становке для случая сосредоточенных параметров. В работе [21] использован приближенный метод, заключающийся в разложении функций по некоторой системе функций, причем, для оценки неизвестных коэффициентов используется минимизация взвешенной суммы квадратов остатков. В работах [22..27] для описания и исследования конкретных систем с распределенными параметрами используется эффективный аппарат, базирующийся на структурной теории распределенных систем.
Все объекты непрерывного индукционного нагрева обладают рядом общих свойств, обусловленных физической природой источников тепла, индуцированных электромагнитным полем индуктора, и геометрической формой нагреваемых изделий. Общность свойств объектов исследования позволила разработать единый подход к исследованию динамики процессов формирования температурных полей, объединив их в один класс индукционных нагревателей, математические модели которых представлены дифференциальными уравнениями с частными производными в цилиндрических координатах.
Индукционные нагревательные установки относятся к объектам с распределенными параметрами. В общем случае математическое описание таких объектов представляет собой систему нелинейных дифференциальных и интегральных уравнений. Управляющими воздействиями являются пространственно распределенные внутренние источники тепла. При заданных электро- и теплофизических свойствах материала загрузки