Разработка автоматизированной системы рационального проектирования процессов пористого и сублимационного охлаждения в теплообменных устройствах

• Автор: Бобров, Александр Иванович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 114 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ ЭНЕРГОНАПРЯЖЕННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ В

ТЕПЛООБМЕННЫХ УСТРОЙСТВАХ

1.1 Состояние и модельные представления процессов

пористого и сублимационного охлаждения

1.2 Характеристики процессов как объектов управления

1.3 Цель и задачи исследования

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОВОГО СОСТОЯНИЯ ПОРИСТОЙ ВСТАВКИ ПРИ ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЕ КОНСТРУКЦИЙ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
2.1 Дифференциальные уравнения теплообмена при транспирационном охлаждении с неравномерно распределнным по длине тепловым потоком

2.2 Дифференциальные уравнения теплообмена в криволинейной пористой вставке

2.3 Математическое моделирование двумерного двуконтинуального теплообмена в пористой матрице при межканальной транспирации с учтом анизотропии теплопроводности проницаемой матрицы
Выводы второй главы
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАЦИОНАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ СУБЛИМАЦИОННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ В ТЕПЛООБМЕННЫХ УСТРОЙСТВАХ
3.1 Особенности и принципы автоматизированного проектирования теплообменных устройств
3.2 Автоматизация моделирования процессов
тепломассопереноса в сублимационных каналах
3.3 Рациональный выбор конструкции и параметров теплообменных устройств
Выводы третьей главы
4. РЕАЛИЗАЦИЯ И ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 Верификация экспериментальных моделей процессов охлаждения в пористых структурах при исследовании плазмотрона
4.2 Анализ результатов экспериментального исследования
и эффективности применения средств САПР
Выводы четвртой главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Однако, при проектировании сложных современных систем во многих случаях нельзя обойтись без разработки и исследования математической модели управляемого объекта. Модели позволяют экспериментировать с системой, менять её характеристики, что не всегда можно выполнить в реальных условиях. Используя модель, можно получить необходимую информацию при минимальной затрате средств. Поэтому возникает задача разработки математической модели исследуемых процессов. Таким образом, актуальность темы заключается в необходимости формирования средств САПР, обеспечивающих эффективную интеграцию математического моделирования пористого и сублимационного охлаждения, а также графической интерпретации конструктивных решений для создания условий рационального выбора проектировщика. Работа выполнялась по комплексному плану научно - исследовательских работ Воронежского государственного технического университета (Гос. Гранты» №8/ и в соответствии с одним из основных научных направлений Воронежского государственного технического университета «САПР и автоматизация производства». Цель и задачи исследования. Целью работы является создание структуры системы автоматизированного проектирования, разработка комплекса моделей и алгоритмов, обеспечивающих в рамках САПР теплотехнических устройств автоматизацию моделирования и рационального выбора характеристик пористого и сублимационного охлаждения. Методы исследования. САПР на основе количественной и графической информации. Научная новизна. САПР, ориентированных на разработку пористого и сублимационного охлаждения, обеспечивающих интеграцию графического представления физических процессов, математического моделирования, выбора рационального варианта параметров и конструкции системы. Практическая значимость и реализация результатов. Результаты диссертационного исследования дают возможность моделировать эффективность охлаждения теплонапряженных элементов энергоустановок на основе аналитического и численного решения уравнений переноса тепла и массы в пористых телах с различной геометрией, а также с учётом коэффициента межфазной теплоотдачи (для вставок канонической формы), что позволяет на стадии проектирования более точно прогнозировать работоспособность пористых элементов систем охлаждения с учётом оптимального расхода охладителя; оценивать рациональность применения одно - и двухтемпературных моделей проницаемого охлаждения при моделировании тепловых состояний пористых компактных теплообменников; применять разработанные методики при расчёте охлаждения пористого участка тепловой энергоустановки плазменной резки. Разработанные средства САПР для проектирования процессов тепломассопереноса в системах сублимационного термостатирования разрабатывались с целью промышленного использования при создании криосистем для изделий ракетно - космической техники. Куэтта в условиях интенсификации процесса теплообмена; проведённые комплексные исследования теплообменного аппарата позволили получить количественные оценки различных способов интенсификации процесса тепломассопереноса и на их основе сформулировать экспертные правила по повышению эффективности и надёжности работы теплообменных устройств. Материалы диссертации внедрены и используются в учебном процессе кафедр теоретической и промышленной теплоэнергетики, САПР и информационных систем ВГТУ, а также, в проектной практике ОАО «Воронежпресс». Апробация работы. Материалы и результаты выполненных по теме диссертации исследований докладывались и обсуждались на ежегодной научной конференции профсссорско - преподавательского состава Воронежского государственного технического университета (, ), Третьей международной научно - технической конференции «Авиакосмические технологии» (Воронеж, ), Международной школе -семинаре «Современные проблемы механики и математики» (Воронеж, ), научно - технической конференции «Современные аэрокосмические и информационные технологии» (Воронеж, ), Всероссийской конференции «Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах» (Воронеж ), научно - методических семинарах кафедры ТиПТЭ (Воронеж, ,, ). Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 работ.