Численное моделирование электрических полей в каналах МГД-генератора. Расчет и сопоставление с экспериментом

• Автор: Туровец, Владимир Леонидович
• Шифр специальности: 05.14.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 156 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА I. Численная модель, описывающая электрическое поле в канале МГДгенератора в двумерном приближении. Постановка задачи и метод решения

1.1. Уравнения двумерного приближения

1.2. Особенности использования результатов квазиодномерного расчета при выполнении двумерного

электродинамического расчета

1.3. Численный метод решения.

1.4. Модификации численного метода решения, обусловленные спецификой постановки задачи

1.5. Программное обеспечение. Общее описание.

ГЛАВА 2. Анализ электродинамических характеристик каналов Установок У и УБ

2.1. Канал Д Установки У

2.2. Канал ИЛ Установки У
2.3. Канал Р Установки У
2.4. Канал 2 Установки УБ.
ГЛАВА 3. Некоторые вопросы оптимизации конструкции и
схемы нагружения канала МГДгенератора.
3.1. Постановка и анализ вариационной задачи
3.2. Пример решения вариационной задачи.
3.3. Особенности электродинамики каналов Р и РМ,
обусловленные деталями их конструктивного оформления
3.4. Об одном из способов организации зоны промежуточного токоотбора в канале МГДгенератора се
риесного типа
Основные результаты работы и выводы
ЛИТЕРАТУРА


Важно отметить, что если в результате уточнения появляется значительное рассогласование в описании электродинамических характеристик течения в двумерном и одномерном расчетах, то необходимо повторить этап обработки эксперимента квазиодномерной моделью, используя результаты сопоставления двумерного расчета и эксперимента (вновь проводя потом двумерный расчет). В рассматриваемых каналах влияние нелинейных процессов в приэлектродной области приводит к развитию неоднородностей в распределениях характеристик электрического поля масштабом порядка периода секционирования []. Толщины пограничных слоев, информация о локальных распределениях параметров потока в которых существенно менее достоверна [], имеют тот же линейный масштаб. Поэтому в описываемой модели принимается приближение идеального секционирования (при этом уравнения для схемы нагружения и цепей коммутации не меняют своего вида, т. Далее в первой главе описывается численный метод решения и его модификации, позволившие упростить процедуру получения решения благодаря учету особенностей моделируемых каналов. В основе метода решения - полностью консервативная разностная схема, решение возникающей системы разностных уравнений методом матричной прогонки, представление численного решения в параметрическом виде. Введенные модификации используют потенциальные возможности численного метода. Это позволяет понизить параметрическую размерность численного решения, обычно обусловленную числом электродов в канале. Так как в моделируемых каналах число электродов ^0 и более, то учет условий коммутации, вследствии чего описание коммутации происходит на этапе получения численного решения внутренней задачи, существенно упрощает проведение расчета. Точно также могут быть описаны утечки по межэлектродной изоляции, некоторые элементы схемы нагружения и условия, определяющие потенциалы рамок для рамочного канала. Кроме того, в приэлектродном слое низкой проводимости вводится модифицированная аппроксимация, использующая предположение о локальной квазиодномерности электрического поля в этом слое. Формально модификация производится изменением коэффициентов в аппроксимируемом уравнении, что позволяет сохранить однородность разностной схемы. Результатом проведенных усовершенствований является снижение более чем на порядок трудоемкости проведения расчета при описании всех деталей схемы нагружения. В конце главы дается описание структуры развитого программного обеспечения. Во второй главе представлены типичные результаты использования численной модели при анализе и обработке экспериментальных данных, полученных на различных каналах Установок У- (1Д, РМ, Р1) и У-Б (канал №2). По нашим представлениям обработка и анализ эксперимента должны проводиться на основе комплексного использования численных моделей, различающихся уровнем описания отдельных физических процессов в канале. Здесь даны результаты обработки эксперимента, полученные с использованием численной модели электрического поля. Комплектную информацию об особенностях экспериментов и результатах численного моделирования течения можно найти в работах [,,,]. Порядок обработки эксперимента описан в []. Совокупность результатов измерений, собранных автоматической системой регистрации и обработки [] в ходе пуска установки, накапливается в банке опытных данных []. Отобранные для численного моделирования режимы работы канала исследуются средствами инженерной (квазиодномерной) модели течения. Часть этих режимов далее обрабатывается двумерной моделью, причем вначале выясняются особенности выбора модельных величин в двумерных уравнениях и лишь затем проводятся окончательные двумерные расчеты, используемые для анализа эксперимента. При описании результатов, полученных для канала 1Д (пуск №2 Установки У-), основное внимание уделяется степени соответствия численной модели реальной картине электрического поля в канале, что связано с относительно большим объемом экспериментальной информации, полученной на фарадеевском канале 1Д по сравнению с рамочными каналами РМ, Р1 и №2. При этом выяснено, что двумерный расчет удовлетворительно описывает неоднородности в распределениях характеристик электрического поля, проявляющиеся на длинах, больших периода секционирования.