Математическое моделирование газодинамических процессов при работе высокоэнергетических установок

• Автор: Нгуен Вьет Чунг
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Тула
• Количество страниц: 133 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. КАЧЕСТВЕННАЯ ОЦЕНКА И КЛАССИФИКАЦИЯ

ОПАСНЫХ И ВРЕДНЫХ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА ЧЕЛОВЕКАОПЕРАТОРА ПРИ РАБОТЕ

ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ

1.1. Особенности работы оператора ВЭУ.

1.2. Факторы, влияющие на человекаоператора при работе ВЭУ

1.2.1. Ударная волна

1.2.2. Акустическое воздействие.

1.2.3. Травмирование оператора от разрушения зданий при запуске

из полуограничснного пространства.

1.2.4. Другие факторы
1.3. Анализ существующих методик определения факторов,
действующих на оператора
Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РАБОЧЕЙ ЗОНЕ
ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
2.1. Обзор методов расчета газодинамических процессов.
2.2. Математическая модель
2.3. Особенности моделирования турбулентного движения теплоносителя.
2.4. Модель протекания химических процессов.
2.5. Краевые условия
2.6. Постановка численного решения
2.7. Вычислительные аспекты, оценка практической
точности численного моделирования.
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗБЫТОЧНОГО ДАВЛЕНИЯ
В ЗОНЕ ОПЕРАТОРА ПРИ РАБОТЕ ВЭУ.
3.1. Исследование газодинамических процессов при работе ВЭУ
в открытом пространстве.
3.2. Истечение газа в полуоткрытое пространство с преградами
3.3. Исследование влияния несимметричного расположения ВЭУ
на уровень избыточного давления.
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВТОРИЧНЫХ ФАКТОРОВ
НА БЕЗОПАСНОСТЬ ОПЕРАТОРА ВЭУ
4.1. Моделирование распространения вредных химических веществ
в окружающей среде.
4.2. Оценка возможности разрушения зданий при работе ВЭУ
в полуограниченном пространстве.
4.3. Исследование влияния отделяющихся элементов конструкции
ВЭУ на параметры ударной волны
Заключение.
Литература


ВЭУ, к которым относятся, в первую очередь, мембраны сопл и крышки, фрагменты герметизирующих деталей, а также поднятые истекающей струей продуктов сгорания крупные частицы фунта. ВЭУ вблизи или внутри зданий. Рис. Как показали исследования, на все вышеперечисленные факторы существенное влияние (в сторону их интенсификации) оказывает наличие у большинства существующих современных ВЭУ разлетающихся элементов конструкций. В связи с этим актуальными становятся вопросы, связанные с исследованием влияния отлетающих с большой скоростью конструктивных элементов на количественные и качественные характеристики опасных и вредных факторов, действующих на оператора при работе ВЭУ, а также разработка мер по снижению интенсивности этих воздействий. Одним из путей решения рассматриваемой проблемы является математическое моделирование указанных процессов и построение на его основе вычислительного эксперимента. Применение данного подхода обусловлено тремя основными причинами, дающими дополнительные возможности по сравнению с физическим экспериментом: возможностью реализации практически неограниченного числа моделируемых вариантов функционирования ВЭУ; несомненной экономической предпочтительностью (сокращением времени и стоимости эксперимента); недостижимой для натурных условий машинной визуализацией моделируемых процессов благодаря возросшим возможностям современной вычислительной техники и ее программного обеспечения. Высокая достоверность численного анализа должна обеспечиваться за счет использования сложных математических моделей исследуемых процессов, максимально приближенных к реальным условиям. Такой выбор подразумевает правильный учёт возможностей вычислительной математики и вычислительной техники для обеспечения приемлемого компромисса между требованиями высокой точности, степени универсальности, малой трудоемкости подготовительных и вычислительных процедур. При этом для решения указанных задач требуется качественно новое содержание математических моделей протекающих процессов. В данное время в инженерной расчетной практике в большей степени применяются двумерные модели газодинамических процессов [,]. Это, в первую очередь, обусловлено тем, что данный подход позволяет достаточно точно и оперативно решать конкретные задачи на компьютерах средней мощности. В связи с развитием вычислительной техники становится возможным решение рассмачриваемых газодинамических задач в трехмерной постановке с учетом осложняющих факторов, характерных для работы ВЭУ. В работах Липанова А. В работе Могильникова . В. [] реализован метод, который может быть использован при решении практических задач, но с его помощью нельзя определить распределение концентраций компонентов газовой смеси. В диссертации Фам Куок Хунга [ ] разработан метод, решающий газодинамические задачи в двухмерной постановке. В этой работе определены лишь параметры распространения ударных волн взрывчатых веществ и силового воздействия ударных волн на элементы конструкций окружающей среды. Следует также отметить тот факт, что в приведенных исследованиях проводился анализ исключительно ударно-волновых и акустических воздействий на оператора. Предметом исследований данной работы является математическая модель взаимосвязанных процессов газодинамики в рабочем пространстве ВЭУ с учетом химических реакций и подвижных объектов, проблемно ориентированная на прогнозирование безопасности оператора. Очевидно, при расчете распространения газовой струи продуктов сгорания и сопутствующих ударных волн следует отдать предпочтение газодинамическим моделям. Научная новизна данной работы заключается в комплексном исследовании газодинамических процессов в рабочем пространстве высокоэнергетических установок, с учетом ударно-волновых явлений, подвижных объектов и химических реакций, с применением современной технологии математического моделирования и вычислительного эксперимента. ВЭУ при прогнозировании безопасности' системы «оператор-ВЭУ-среда». ВЭУ. Задачи, решение которых позволило достичь поставленной цели, представлены в виде схемы структуры работы (рис.