Справка: Ким Дык Лонг. Математическое моделирование локального теплообмена в функциональных полостях высокотемпературных тепломеханических устройств : диссертация кандидата технических наук : 05.13.18 / Ким Дык Лонг; [Место защиты: Тул. гос. ун-т] Тула, 2008 149 c. : 61 08-5/622
Объем: 149 стр.
Информация: Тула, 2008
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ТЕПЛОМЕХАНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
11 Особенность рабочих процессов при струйном течении теплоносителя в функциональных полостях высокотемпературных тепломеханических систем
12 Обзор работ по исследованию теплопереноса в рабочих полостях тепломеханических устройств
13 Цель и задачи исследования
Выводы по главе
Глава 2 ТЕРМОГАЗОДИНАМИКА РАБОЧЕГО ТЕЛА В ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОЛОСТЯХ ТЕПЛОМЕХАНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
21 Термодинамические характеристики газовой среды в функциональных полостях тепломеханических устройств
22 Газовая динамика струйного течения в функциональных полостях тепломеханических устройств
221 Газодинамические параметры струи на участке свободного расширения
222 Газодинамические параметры пристеночного струйного течения
Выводы по главе
Глава 3 НЕСТАЦИОНАРНЫЙ ТЕПЛООБМЕН В ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОЛОСТЯХ ТЕПЛОМЕХАНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ
31 Нестационарный теплообмен при струйном течение газа в замкнутой полости постоянного объема
311 Уравнение нестационарного теплового потока для пограничного слоя
312 Аналитическое решение задачи теплообмена между круглой струей и нормально расположенной к оси струи плоской преградой с учетом нестационарности, обусловленной изменением плотности и давления окружающей среды
32 Математическое описание процесса тепломассопереноса в полости, относительная длина которой превышает дальнобойность струи
33 Экспериментальное исследование интенсивности теплообмена в функциональных полостях высокотемпературных тепломеханических систем
331 Температурные измерения и их предварительная обработка
332 Получение тепловых граничных условий на нагреваемой поверхности стенки конструкции
333 Экспериментальная установка для исследования процессов переноса тепла
334 Результаты физического моделирования
Выводы по главе
Глава 4 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО ВРЕМЕННОГО УСТРОЙСТВА ДЛЯ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСА ТЯГИ ДВИГАТЕЛЯ
41 Принцип действия газодинамического временного устройства
42 Особенности работы исполнительного органа ГВУ
43 Тепловой режим исполнительного устройства мембранного типа
Выводы по главе
Введение:
Развитие энергетики сопровождается непрерывным, прогрессивно возрастающим увеличением мощности различного рода машин и установок. В связи с этим происходит, с одной стороны, повышение параметров рабочих тел, а с другой - рост скоростей отдельных звеньев механизмов.
Широкий круг устройств современной ракетно-артиллерийской техники может быть отнесен к разряду высокотемпературных тепломеханических систем (ВТС), то есть систем емкостей и каналов, снабженных подвижными элементами, энергия для функционирования которых получается в результате горения пороха. Сюда относятся системы ствольной и ракетной техники, бортовые и наземные силовые газовые приводы и системы управления, пи-ромеханизмы метательных установок и разделяющихся контейнеров, пнев-мои пирогидравлические системы различного назначения и многое другое.
Отличительной особенностью моделирования работы таких систем является необходимость учета взаимозависимости внутрикамерных, гидрогазодинамических, тепломассообменных и динамических процессов в различных областях и подсистемах конструкции. Разработка программных средств для моделирования функционирования конкретных типов таких систем оказывается достаточно трудоемкой задачей. В то же время, процессы функционирования широкого класса таких систем могут быть достаточно адекватно описаны с помощью одних и тех же типовых математических моделей, что делает возможным разработку единой методологии расчета их функционирования в процессе проектирования. Рассчитываемая система представляется в виде совокупности типовых тупиковых и проточных полостей, каналов и прогреваемых стенок. Система может содержать типовые подвижные элементы, динамика которых рассчитывается в процессе функционирования в предположении инерционности систем отсчета, связанных с несущим корпусом.
С точки зрения процесса тепломассопереноса тепломеханическая система в общем случае включает полости, для которых характерен различный уровень процессов течения и теплообмена. Сложная форма проточных полостей, неравновесность течения продуктов сгорания пороха в них обуславливают необходимость разработки таких термогазодинамических моделей, которые, с одной стороны, должны быть высокоинформационными, а с другой стороны, доступными для инженерного использования при проектировании.
Существенной особенностью высокотемпературных тепломеханических устройств с твердотопливным источником, является высокотемпературный разогрев элементов конструкции за счет теплообмена. Наличие теплообмена значительно влияет на энергетические возможности устройства, которые меняются по мере прогрева конструкции. Последнее обстоятельство приводит к нестабильности характеристик системы, а чрезмерный разогрев конструкции может вызвать потерю работоспособности системы.
Возможность появления некоторых связанных с разогревом нарушений работоспособности системы может быть выявлена в процессе математического моделирования функционирования системы с использованием специально построенных моделей. Разработка таких моделей для выявления отказов при разогреве конструкции более сложная задача, чем разработка моделей, предназначенных для воспроизведения динамических характеристик системы. Эта сложность обусловлена, прежде всего, сложностью процессов теплообмена в функциональных полостях тепломеханических систем, отличием характера их протекания от хорошо изученных традиционных форм теплообмена. Вот почему отсутствует единый апробированный методологический подход при моделировании теплообмена в функциональных полостях высокотемпературных газодинамических тепломеханических устройствах.
До недавнего времени при разработках ВТС процессу теплообмена уделялось недостаточное внимание. В известной литературе теплообмен в функциональных полостях ВТС либо не учитывался, либо изучался с целью определения общих тепловых потерь. В большинстве случаев в этих источниках не дается подробного анализа процессов тепломассопереноса в рабочих полостях ВТС. Авторы ограничиваются описанием конструкции, некоторыми практическими данными по работе механизма и выбору его' рабочих параметров. Например, имеется ряд работ, в которых приводятся экспериментальные данные о моменте срабатывания механизма и на их оснсше даются эмпирические зависимости, либо данные прикидочного расчета на основе общих положений термодинамики без учета теплообмена. В работах Орлова Б.В. сделан вывод о необходимости тщательного анализа начальных условий при расчете ВТС и даны зависимости для определения параметров газа. В работе Скобелева М.С. приводятся результаты исследования ВТС, в которых в качестве исполнительных органов используются пороха и взрывчатые вещества. Влияние теплообмена на рабочие характеристики исполнительного органа автор учитывает косвенно с помощью эмпирической зависимости для времени замедления процесса. В работе Быжко М.П. указывается на существенное влияние теплообмена в рабочей полости замедлителя на характер нарастания давления в ней. Но ввиду сложности расчета нестационарного процесса теплообмена автор учитывает влияние его на рабочие характеристики механизма с помощью общего коэффициента теплообмена, который для практических расчетов определяется опытным путем.
В некоторых работах процесс теплообмена рассматривается с учетом характера течения газа в рабочей полости. Однако, также как и в выше рассмотренных работах, исследование теплообмена сводится к определению ос-редненных параметров процесса. Авторами предложены полуэмпирические зависимости для коэффициента тепловых потерь, позволяющие учесть влияние теплообмена на термодинамические параметры газа в ВТС.
Разработка новых схем, развитие и совершенствование высокотемпературных тепломеханических устройств требует более глубокого изучения процесса теплообмена. В настоящее время необходима методика расчета локальных параметров теплообмена в рабочих полостях ВТС.
Из выше изложенного, очевидна актуальность разработки научно-обоснованной методики анализа тепломеханического состояния конструкций высокотемпературных тепломеханических устройств. Такая методика должi на позволить прогнозировать уровень механических и тепловых параметров рабочего тела непосредственно в местах расположения исполнительных элементов ВТС. В основе такой методики должно лежать математическое моделирование локальных параметров тепломассопереноса в сложных тепломеханических устройствах. Решению этой научно-технической задачи и посвящена диссертационная работа.
Целью настоящей работы является разработка математических моделей комплексного анализа интенсивности локального теплообмена в функциональных полостях высокотемпературных тепломеханических устройств, позволяющего на этапе проектирования прогнозировать уровень механических и тепловых нагрузок на исполнительные органы высокотемпературных тепломеханических устройств.
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы
