Математическое моделирование устройств генерирования тепловой энергии на основе электромеханического преобразователя с разделенными нагревательными элементами

• Автор: Еськова, Анна Владимировна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Комсомольск-на-Амуре
• Количество страниц: 151 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ

ПРОБЛЕМЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

УСТРОЙСТВ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ

1.1 Классификация устройств генерирования тепловой энергии, методы расчета и состояние вопроса их математического моделирования

1.2 Анализ современного состояния устройств трансформаторного типа

и их математических моделей.

1.3 Описание нового класса устройств ЭМПРЭ

1.4 Состояние проблемы моделирования теплогенерирующих устройств

1.5 Основы математической теории теилогенерирующих устройств
1.6 Выводы. Постановка задачи.
ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ, ТЕПЛОВЫХ, МЕХАНИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ЭМПРЭ
2.1 Математическая модель для расчета электромагнитных параметров ЭМПРЭ.
2.2 Математическая модель расчета тепловых параметров ЭМПРЭ
2.2.1 Определение тепловой мощности ЭМПРЭ.
2.2.2 Определение температуры неподвижного теплогенерирующего элемента ЭМПРЭ.
2.3 Математическая модель для расчета механических нагрузок НТГЭ
2.4 Выводы
ГЛАВА 3. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ, ТЕПЛОВЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ В ЭМПРЭ.
3.1 Численное моделирование электромагнитных и тепловых
процессов ЭМПРЭ.
3.1.1 Методика численного моделирования магнитного поля в
воздушном зазоре ЭМПРЭ
3.1.2 Методика численного моделирования электромагнитных и тепловых процессов ЭМПРЭ
3.2 Численное моделирование перемещений и напряжений в НТГЭ при температурных нагрузках
3.3 Расчет температуры НТГЭ.
3.4 Выводы
ГЛАВА 4. ПРОВЕРКА АДЕКВАТНОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ЭМПРЭ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ НАТУРНОГО ЭКСПЕРИМЕНТА
4.1 Разработка структурной схемы стенда автоматизированных испытаний ЭМПРЭ
4.2 Разработка методов определения электромагнитных параметров
4.3 Измерение температуры элементов ЭМПРЭ и надеваемой среды
4.4 Измерение механических параметров ЭМПРЭ.
4.5 Автоматизация испытаний ЭМПРЭ.
4.6 Экспериментальное исследование параметров ЭМПРЭ и сравнение их
с расчетными
4.7 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


ЭМПРЭ с использованием информационно-измерительного комплекса. Математические модели для расчета электромагнитных, тепловых и механических параметров ЭМПРЭ. Методика численного моделирования ЭМПРЭ для определения рабочих параметров, размерных соотношений, электромагнитных, тепловых и механических нагрузок. Алгоритмы и программы для расчета электромагнитных, тепловых и механических параметров ЭМПРЭ и его элементов. Основные результаты диссертации опубликованы автором в работах /-6/. Работа выполнена на кафедре информационных систем при поддержке кафедры электромеханики в Комсомольском - на - Амуре государственном университете. Автор выражает сердечную благодарность коллективам обеих кафедр за оказанную помощь при выполнении данной работы, признательность специалистам кафедр теоретической и прикладной механики и кораблестроения за консультирование. Особая благодарность -руководителю д. О.С. Амосову за чуткое руководство, д. В.М. Кузьмину и к. С.Н. Иванову искренняя благодарность за внимание к работе и научные консультации. ГЛАВА 1. Электромеханическое, тепловое преобразование энергии является одной из важнейших проблем, определяющей в значительной степени состояние и темпы развития электроэнергетики в целом //. Механическая, тепловая и электрическая формы энергии обладают высокой степенью упорядоченности, относительно легко управляемы и широко используются на практике для самых различных целей //. Поэтому актуальность проблемы взаимного преобразования этих видов энергии, и как следствие математического описания данных процессов, имеет непреходящий характер /, /. И хотя данная проблема интенсивно изучается более ста лет, она не достигла и не достигнет стадии полной завершенности, поскольку освоение каждого ее уровня заметно влияет на дальнейшее общее развитие науки и техники, что, в свою очередь, выдвигает новые задачи. Примером такого диалектического развития может служить наблюдаемое в последнее время расширение ее традиционных границ за счет включения актуальных проблем, связанных с разработкой новых теплогенерирующих устройств, сверхпроводниковых электрических машин, накопителей энергии и других объектов, обладающих заметной спецификой по сравнению с классическими электрическими машинами /, ИЗ/. Несмотря на то, что общие принципы работы электромеханических преобразователей энергии хорошо известны, их теория продолжает непрерывно совершенствоваться как в плане более детального описания соответствующих физических процессов, гак и в направлении создания универсальных аналитических методов исследования характеристик, оптимизации, автоматизации проектирования и т. Помимо углубления понимания процессов в электрических машинах, обобщенная теория способствует объединению накопленных знаний по электромеханическим преобразователям в единую стройную систему, выявляющую фундаментальный характер электромеханических процессов в современной науке /, /. Проблемы производства, передачи и использования тепловой энергии, необходимой для жизнедеятельности человека всегда актуальны. Использование традиционных источников тепловой энергии - ТЭЦ, котельных, печного отопления связано со сложностями в доставке тепла потребителю, ухудшением экологической обстановки, невозобновляемостью используемых ресурсов /, 1/. Одним из способов решения этой проблемы является использование устройств преобразования электрической энергии в тепловую, проектирование и моделирование которых имеет многолетнюю историю /7,, ,, , /. Существует несколько типов теплогенерирующих устройств, отличающихся конструкциями, режимами работы, условиями использования/5, 7, , , , , , , 4/. Классификации устройств электронагрева приведены на рисунках 1. Устройства данного вида предназначены, в основном, для нагрева воды и электроотопления. Наиболее распространенными типами электронагревательных устройств являются установки, выполненные на основе трубчатых нагревательных элементов (ТЭН) /,,/, электродные электроводонагреватели // и электронагреватели с открытыми тепловыделяющими элементами /, , , , /.