ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 06.04.2021
Просмотров: 1396
Скачиваний: 4
ЕНЕРГЕТИЧНІ
ТА
ТЕПЛОТЕХНІЧНІ
ПРОЦЕСИ
Й
УСТАТКУВАННЯ
Рис
. 2.
Середньоквадратичні
відхилення
температури
в
поздовжньому
перерізі
жарової
труби
Р
вих
,
Па
t
, c
Рис
. 3.
Графік
пульсацій
тиску
у
вихідному
перерізі
жарової
труби
Рис
. 4.
Поле
концентрацій
оксидів
вуглецю
,
усереднене
за
часом
8’2012
15
ЕНЕРГЕТИЧНІ
ТА
ТЕПЛОТЕХНІЧНІ
ПРОЦЕСИ
Й
УСТАТКУВАННЯ
Висновки
.
Використання
-
підходу
до
моделювання
в
стаціонарному
числовому
експерименті
не
передбачає
пульсації
полум
’
я
(
температури
).
Оцінити
стабільність
горіння
можливо
лише
при
LES
-
підході
до
моделювання
,
що
підтверджують
і
закордонні
джерела
[13].
Виявлено
,
що
для
аналізу
нестаціонарних
процесів
горіння
з
урахуванням
складних
геометричних
форм
сучасних
камер
згоряння
доцільно
використовувати
полігедральну
кінцево
-
елементну
модель
.
За
результатами
виконаного
числового
експерименту
низькоемісійної
камери
згоряння
ГТД
визначені
пульсації
тисків
,
концентрацій
хімічних
компонентів
та
температур
та
отримані
осереднені
за
часом
основні
характеристики
камери
згоряння
.
Все
це
дозволить
адекватно
оцінити
стабільність
роботи
камери
на
номінальному
режимі
,
а
також
більш
коректно
визначати
її
параметри
порівняно
зі
стаціонарними
розрахунками
.
Список
літератури
: 1.
Сербин
,
С
.
И
.
Экспериментальное
исследование
гибридной
камеры
сгорания
газотурбинного
двигателя
мощностью
15
МВт
[
Текст
] /
С
.
И
.
Сербин
,
В
.
Г
.
Ванцовский
,
В
.
В
.
Вилкул
//
Збірник
наукових
праць
національного
університету
кораблебудування
. –
Миколаїв
:
НУК
, 2004. –
№
2
(395). –
С
. 89-95.
2.
Состояние
отработки
малоэмиссионных
камер
сгорания
ГТД
наземного
применения
семейства
«
НК
» [
Электронный
ресурс
]
/ [
В
.
В
.
Беляев
,
В
.
Н
.
Лавров
,
А
.
М
.
Постников
и
др
.] //
Первый
межведомственный
научно
-
технический
семинар
по
проблемам
низкоэмиссионных
камер
сгорания
газотурбинных
установок
. – 2004. –
Режим
доступа
: http://www.sonbi.ru/tsiam/conf/lemission/doc/06.pdf. –
Заголовок
с
экрана
.
3.
Налісний
,
М
.
Б
.
Вібраційне
горіння
в
низькоемісійних
камерах
згоряння
газотурбінних
установок
[
Електронний
ресурс
] /
М
.
Б
.
Налісний
//
Автореферат
дисертації
на
здобуття
наукового
ступеня
кандидата
технічних
наук
. – 2007 – 2
с
. –
Режим
доступу
: WWW. URL:
http://referatu.com.ua/referats/7569/172429/. –
Дата
звернення
: 2011. –
Заголовок
з
екрану
.
4.
Ларионов
,
В
.
М
.
Автоколебания
газа
в
установках
с
горением
[
Текст
] /
В
.
М
.
Ларионов
,
Р
.
Г
.
Зарипов
. –
Казань
:
Издательство
Казанского
государственного
технического
университета
, 2003. – 227
с
.
5.
Глазунов
,
А
.
В
.
Вихреразрешающее
моделирование
как
один
из
методов
описания
турбулентных
течений
[
Электронный
ресурс
] /
А
.
В
.
Глазунов
//
Электронный
журнал
.
МГУ
– 2007. – 4
с
. –
Режим
доступа
: WWW. URL http://geophys.srcc.msu.ru/direct2.htm. –
Дата
обращения
: 2011. –
Заголовок
с
экрана
.
6.
Белов
,
И
.
А
.
Моделирование
турбулентных
течений
[
Текст
] /
И
.
А
.
Белов
,
С
.
А
.
Исаев
. –
Балт
.
гос
.
техн
.
ун
-
т
.
СПб
. – 2001. – 108
с
.
7.
Hinze, J.O.
Turbulence /
J.O. Hinze. – McGraw-Hill Publishing Co.: New York,
1975. – 790 p.
8
.
Nicoud, F.
Subgrid-Scale Stress Modelling Based on the Square of the Velocity Gradient
Tensor [Text] / F. Nicoud, F. Ducros //
Flow, Turbulence, and Combustion
. – 1999. – No. 62(3). – P. 183-200.
9.
Бондин
,
Ю
.
И
.
Основне
результаты
опытно
-
промышленной
эксплуатации
ГТД
ДН
80
Л
на
КС
«
Софиевская
» [
Текст
] /
Ю
.
И
.
Бондин
,
А
.
Б
.
Михайлов
//
Судовое
и
энергетическое
газотурбостроение
. –
Т
. 1. –
Николаев
:
НПКГ
«
Зоря
»-«
Машпроект
»,
НО
ИАУ
, 2004. –
С
. 7-16.
10.
Karl, V. Meredith
Automated
Global Mechanism Generation for use in
CFD
Simulations [Text] / Karl V. Meredith, David L. Black // 44-th
AIAA-Paper. – Reno, Nevada, 2006. – P. 1-13.
11.
Мостипаненко
,
А
.
Б
.
Повышение
экологической
безопасности
газотурбинных
установок
использованием
технологии
малоэмиссионного
сжигания
топлив
[
Текст
] /
А
.
Б
.
Мостипаненко
//
Збірник
наукових
праць
НУК
. –
Миколав
:
НУК
, 2007. –
№
1 (412). –
С
. 100-108.
12.
Романовський
,
Г
.
Ф
.
Камери
згоряння
суднових
газотурбінних
двигунів
[
Текст
]:
навч
.
посібник
/
Г
.
Ф
.
Романовський
,
С
.
І
.
Сербін
. –
Миколаїв
:
УДМТУ
, 2000. – 259
с
.
13.
Sandeep, Jella
CFD
Predictions Of CO Emission Trends In An Industrial Gas Turbine Combustor [Text] / Sandeep Jella, Pierre
Gauthier, Marius Paraschivoiu // ASME, 2010. – GT2010-23196. – 10 p.
©
Сербін
С
.
І
.,
Мостіпаненко
Г
.
Б
.,
Козловський
А
.
В
., 2012
Надійшла
до
редколегії
05.02.12
8’2012
16
ЕНЕРГЕТИЧНІ
ТА
ТЕПЛОТЕХНІЧНІ
ПРОЦЕСИ
Й
УСТАТКУВАННЯ
УДК
621.165+629.7
А
.
А
.
ТАРЕЛИН
,
чл
.-
корр
.
НАНУ
;
ИПМаш
НАНУ
,
Харьков
;
И
.
Е
.
АННОПОЛЬСКАЯ
,
канд
.
техн
.
наук
;
с
.
н
.
с
.
ИПМаш
НАНУ
,
Харьков
;
Ю
.
П
.
АНТИПЦЕВ
,
канд
.
техн
.
наук
;
с
.
н
.
с
.
ИПМаш
НАНУ
,
Харьков
;
В
.
В
.
ПАРШИН
,
ведущий
инженер
ИПМаш
НАНУ
,
Харьков
ИНФОРМАЦИОННО
-
ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ
СИСТЕМА
ДЛЯ
РЕШЕНИЯ
ЗАДАЧ
ОПТИМИЗАЦИИ
И
ИДЕНТИФИКАЦИИ
ПРИ
ПРОЕКТИРОВАНИИ
И
ДОВОДКЕ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ
УСТАНОВОК
Представлена
новая
версия
информационно
-
инструментальной
системы
,
которая
реализована
в
виде
модельно
-
программного
комплекса
(
МПК
),
что
обеспечивает
решение
задач
оптимизации
та
идентификации
параметров
та
характеристик
энергетических
установок
при
их
проектировании
та
доводке
,
которая
инвариантна
относительно
математических
моделей
та
физических
исследуемых
процессов
.
Рассмотрен
подход
,
постановка
и
методы
реализации
задачи
идентификации
математической
модели
(
ММ
)
авиационных
газотурбинных
двигателей
.
Приведены
результаты
идентификации
двигателя
,
Д
-436
ГП
«
Ивченко
-
Прогресс
»,
полученные
с
помощью
МПК
.
Подано
нову
версію
інформаційно
-
інструментальної
системи
,
яку
реалізовано
у
вигляді
модельно
-
програмного
комплексу
(
МПК
),
що
забезпечує
рішення
задач
оптимізації
та
ідентифікації
параметрів
та
характеристик
енергетичних
установок
при
їх
проектуванні
та
доводці
,
яка
інваріантна
відносно
математичних
моделей
та
фізичних
процесів
,
що
досліджуються
.
Розглянуто
підхід
,
постановку
та
методи
реалізації
задачі
ідентифікації
математичної
моделі
(
ММ
)
авіаційних
газотурбінних
двигунів
.
Наведено
результати
ідентифікації
двигуна
,
Д
-436
ДП
«
Івченко
-
Прогрес
»,
що
отримані
за
допомогою
МПК
.
We can represent new version of information and instrumental system which was realized in model and
programmed complex view (MPC), providing the solving of optimization and identification problems and
characteristic of the energy setting, and their projecting and operation developing, which is invariant attending
searching mathematical models and physical process. The problem and the methods of the problems of
identification of mathematical models (MM) of air gas turbine engine (GTE) including the experiment data were
solved and examined with all their ways. The results of identification MM engines D-436 GP «Ivchenko-
Progress» were represented here which were obtained owing MPC.
Введение
Создание
современных
энергетических
установок
является
весьма
сложной
и
трудоемкой
задачей
,
которая
характеризуется
как
использованием
достижений
в
области
термогазодинамики
,
прочности
,
технологии
производства
,
так
и
качественными
изменениями
их
проектирования
и
доводки
.
Одним
из
важнейших
вопросов
повышения
эффективности
создания
энергетических
установок
является
системное
и
согласованное
использование
теоретических
основ
,
методов
математического
моделирования
,
экспериментальных
средств
исследования
и
методов
идентификации
математических
моделей
(
ММ
)
физических
процессов
,
происходящих
в
исследуемых
объектах
,
в
сочетании
с
высокоэффективными
методами
оптимизации
.
Такой
комплексный
подход
и
создание
соответствующих
систем
позволит
во
много
раз
быстрее
,
с
использованием
значительно
большего
объема
информации
,
чем
это
доступно
проектировщику
в
обычной
практике
,
рассмотреть
множество
вариантов
конструкций
,
оценить
их
достоверные
характеристики
и
на
основе
качественно
новой
технологии
проектирования
принять
оптимальное
(
рациональное
)
решение
.
8’2012
17
ЕНЕРГЕТИЧНІ
ТА
ТЕПЛОТЕХНІЧНІ
ПРОЦЕСИ
Й
УСТАТКУВАННЯ
Постановка
задачи
создания
модельно
-
программного
комплекса
Представляется
актуальным
создание
интегрированной
среды
(
системы
),
реализованной
в
виде
модельно
-
программного
комплекса
(
МПК
),
позволяющей
в
едином
информационном
пространстве
решать
задачи
многоцелевой
и
многоуровневой
оптимизации
параметров
и
характеристик
,
а
также
их
идентификации
(
получения
адекватных
математических
моделей
)
по
результатам
экспериментов
с
использованием
современных
математических
методов
поиска
оптимальных
решений
[1, 2].
Здесь
математические
модели
,
методы
и
вычислительная
техника
выступают
как
средства
систематизации
процесса
создания
и
доводки
энергоустановок
на
общей
методологической
,
информационной
и
технической
основе
.
К
разрабатываемому
модельно
-
программному
комплексу
были
сформулированы
следующие
основные
технические
требования
:
–
комплекс
должен
быть
модульным
и
развивающимся
,
обеспечивать
возможность
введения
новых
модулей
,
модернизацию
имеющихся
,
изменения
набора
входных
и
выходных
данных
,
развития
системы
поддержки
принятия
решений
,
дополнения
и
изменения
ее
алгоритма
;
–
обеспечение
возможности
использования
имеющихся
программных
продуктов
(
предметных
модулей
)
с
минимальными
доработками
;
–
программный
комплекс
должен
быть
многоуровневым
с
возможностью
перехода
от
более
простых
расчетов
к
более
сложным
в
автоматизированном
и
диалоговом
режимах
;
должно
быть
обеспечено
прерывание
расчетов
на
любом
уровне
с
выводом
результатов
(
в
текстовом
,
графическом
или
табличном
виде
);
–
на
всех
уровнях
следует
предусмотреть
оптимизацию
(
в
том
числе
и
многокритериальную
)
рассчитываемых
параметров
с
возможностью
визуального
контроля
получаемых
результатов
;
–
комплекс
должен
обеспечивать
решение
задач
идентификации
параметров
и
характеристик
математической
модели
исследуемого
объекта
и
его
элементов
по
экспериментальным
данным
,
представленным
в
программном
,
табличном
или
графическом
виде
;
–
программное
обеспечение
должно
быть
технологичным
в
эксплуатации
и
доступным
инженеру
без
специальной
подготовки
программиста
.
Характеристика
модельно
-
программного
комплекса
С
учетом
всех
приведенных
выше
требований
в
ИПМаш
НАН
Украины
разработан
МПК
Optimum
.
Он
реализован
в
среде
разработки
Delphi
и
оформлен
в
виде
модульного
,
многооконного
интерфейсного
приложения
,
разработанного
под
системы
Windows
98,
Windows XP
.
Для
нормальной
его
работы
необходимы
следующие
системные
ресурсы
:
процесор
Intel
или
AMD
с
частотой
1,5
ГГц
и
выше
; 512 Mb
оперативной
памяти
; 500 Mb
свободного
дискового
пространства
.
В
его
структуру
входят
:
математические
модели
(
проблемные
задачи
),
отражающие
физические
процессы
,
происходящие
в
проектируемом
объекте
,
методы
расчета
и
идентификации
их
параметров
,
характеристик
и
критериев
идентификации
;
экспериментальные
данные
,
представленные
в
программном
,
числовом
(
табличном
)
или
графическом
виде
;
диалоговая
система
оптимизации
;
архив
проектных
решений
;
программно
-
информационный
интерфейс
,
обеспечивающий
связь
между
компонентами
системы
.
Модульность
Optimum
обеспечивает
рациональное
использование
системных
ресурсов
,
высокую
производительность
и
возможность
расширения
новыми
8’2012
18
ЕНЕРГЕТИЧНІ
ТА
ТЕПЛОТЕХНІЧНІ
ПРОЦЕСИ
Й
УСТАТКУВАННЯ
приложениями
без
внесения
существенных
изменений
.
Структура
интегрированной
среды
приведена
на
рис
. 1.
Рис
. 1.
Структура
Optimum
При
разработке
этого
программного
комплекса
,
в
соответствии
с
изложенными
выше
требованиями
,
особое
внимание
уделялось
его
универсальности
,
т
.
е
.
возможности
оперативной
адаптации
к
решению
различных
задач
оптимизации
и
идентификации
.
Для
этого
методы
оптимизации
,
проблемные
задачи
и
«
дополнительные
приложения
»
выполнены
в
виде
динамически
компонуемых
библиотек
(
dynamic link libraries
)
и
файлов
данных
,
которые
подключаются
к
среде
по
мере
необходимости
.
При
этом
методы
оптимизации
и
проблемные
задачи
связаны
не
только
с
базовой
программой
среды
,
но
и
непосредственно
между
собой
,
что
значительно
увеличивает
скорость
решения
поставленной
задачи
.
Метод
подключения
проблемных
задач
как
динамически
компонуемых
библиотек
позволяет
достаточно
просто
адаптировать
математические
модели
,
написанные
на
различных
языках
программирования
,
к
Optimum
.
Это
же
относится
и
к
привлечению
других
методов
поиска
оптимальных
решений
.
Создан
интерфейс
обмена
данными
для
всего
комплекса
предметных
модулей
с
их
единой
организацией
,
а
также
простым
способом
формирования
входов
–
выходов
подпрограмм
и
выделения
из
их
числа
оптимизируемых
и
идентифицируемых
параметров
,
состав
которых
может
широко
изменяться
при
исследованиях
.
Optimum
имеет
оконный
интерфейс
,
который
обеспечивает
пользователю
простоту
и
удобство
доступа
к
ее
функциям
.
При
этом
вновь
вызываемые
функции
выполняются
в
новых
окнах
,
что
позволяет
осуществлять
различные
операции
одновременно
и
отслеживать
работу
программы
.
В
процессе
работы
в
интегрированной
среде
предусмотрена
возможность
экспортировать
и
импортировать
исходные
данные
и
(
или
)
результаты
расчетов
в
MS Excel
,
либо
в
текстовый
файл
.
Необходимо
отметить
,
что
Optimum
имеет
встроенный
обработчик
исключительных
ситуаций
,
позволяющий
обходить
ряд
ошибок
,
возникающих
при
работе
проблемных
задач
без
вмешательства
пользователя
.
Например
,
при
вводе
данных
происходит
постоянный
контроль
на
наличие
логических
ошибок
,
а
в
случае
их
обнаружения
пользователю
предлагаются
варианты
их
исправления
,
а
в
процессе
1
Перечень
дополнительных
приложений
и
их
функциональные
возможности
приведены
ниже
.
8’2012
19