Математическое моделирование и вычислительные методы исследования термонагруженных элементов технической системы

• Автор: Глебов, Алексей Олегович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 157 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ

1 ОБЗОР МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ НАГРЕВАТЕЛЬНЫХ ПЛИТ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРЕССОВ

1.1 Конструкция гидравлических прессов

1.2 Конструкции нагревательных плит

1.3 Анализ существующих способов нагрева плит

1.4 Анализ применяемых методов теплового расчета прессового оборудования

1.4.1 Методы расчета индукционных нагревательных устройств

1.4.2 Методы расчета устройств с омическими нагревателями

1.5 Современные системы инженерного анализа для тепловых и электромагнитных расчетов
1.6 Применение автоматического регулирования для поддержания заданной температуры
1.7 Проектирование нестандартного прессового оборудования
Выводы по главе и постановка задачи исследования
2 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ НАГРЕВА ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
2.1 Математическая модель индукционного нагрева одиночной плиты пресса
2.2 Математическая модель нагрева одиночной плиты с омическими нагревателями
2.3 Граничные условия, моделирующие влияние пресса на нагревательные плиты
2.4 Метод решения уравнений математической модели
2.5 Проверка адекватности математической модели индукционного нагрева одиночной плиты пресса

2.6 Проверка адекватности математической модели нагрева одиночной плиты пресса с омическими нагревателями
2.7 Моделирование нагрева плиты, пресс-форм и изделий с учетом
автоматической стабилизации температуры
Выводы по главе
3 МЕТОДИКИ И ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИИ ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
3.1 Методика определения магнитной проницаемости ферромагнитных материалов
3.2 Методика расчета мощности индукторов
3.3 Численный метод определения коэффициента эффективности излучения омических нагревателей
3.4 Численные методы, реализующие выбор переменного шага по времени для решения задачи с учетом автоматической стабилизации температуры
3.4.1 Численный метод при использовании позиционного регулирования
3.4.2 Численный метод при использовании ПИД-регулирования
3.5 Тестирование разработанных численных методов, реализующих
выбор переменного шага по времени
Выводы по главе
4 ИССЛЕДОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕРМОНАГРУЖЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРЕССОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ
4.1 Постановка задачи оптимизации конструктивных характеристик нагревательной плиты
4.2 Решение задачи оптимизации
4.2.1 Применение метода экспертных оценок
4.2.2 Применение теории планирования эксперимента
4.3 Расчет температурных полей при вулканизации резинотехнических изделий
4.4 Решение задачи высокотемпературного нагрева прессового оборудования128 Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А Программа расчета температурных полей прессового оборудования, реализующая определение переменного шага по времени при учете автоматического регулирования температуры
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ
ПРИЛОЖЕНИЕ В Справка о практическом использовании результатов исследований на ЗАО «Завод Тамбовполимермаш»
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Справка о практическом использовании результатов исследований на ОАО «Ковровский электромеханический завод»

хс - координата центра индуктора по оси х, м; ус - координата центра индуктора по оси у, м;
1Х - габаритный размер прямоугольного индуктора по оси х, м;
1У - габаритный размер прямоугольного индуктора по оси у, м.
Направление тока можно задать через базисные векторы системы координат. По этой причине прямоугольный индуктор разбивается на четыре прямолинейные области (см. рисунок 2.1).

0.2 /
Од • Лехі 1 0,
(Хс.ус) У
/ Оа

Рисунок 2.1 - Задание направления тока прямоугольного индуктора
3еЛх^г) =
(2.30)
Лл,.Су, если (х,у,г)еО,;
-Лх/,ех>если {х,у,г)еП2;
- Jextjеу,если (х,у,г)е03;
Jextj ел., есл и (х, у, г) е £24.
Геометрические области можно представить в виде совокупностей неравенств:

^с+-~^ы<Х<Хс+^-
у-Ус^х~хс+(1у-1х ^Ьазе — Аіпй — ^
(2.31)