Численные методы исследования параметров состояния газа

Исследование газодинамической
нагрузки, действующей на тарель
клапана запорно-регулирующей
арматуры.
Аспирант: Васильева В.А.
Научный руководитель: д.т.н., профессор Чернышев А.В.
МГТУ им. Н.Э. Баумана
2015г.
Пневматические клапаны. Область применения.
Нагрузка на тарель клапана.
В переходном режиме работы:
J  Fг1  Fг2  Fупр  Fтр  mg
На начальных этапах в момент
закрытия или открытия:
Fг1  Fупл  Fг 2  Fупр  mg
Fг  Fг.ст  Fг.дин
Fг    S эф ( p1  p2 )
Методы определения
коэффициента подъемной силы.
Методы определения усилий от
газовой силы
Экспериментальные методы
исследования
Определение коэффициента

Установившиеся
режимы
Неустановившиеся
режимы
Т.Ф. Кондратьева
В.Ф. Бугаенко
Tsai D.H.,Cassidy E
И.Ф. Лясковский
Б.С. Плюгин
Численные
методы исследования
В приближении сосредоточенных
параметров состояния газа
В приближении распределенных
параметров состояния газа
Численные методы исследования
параметров состояния газа.
Численные
методы исследования
В приближении сосредоточенных
параметров состояния газа
В приближении распределенных
параметров состояния газа
Уравнение сохранения массы:
Уравнение неразрывности:
i a
i b
G  G
i 1
i
i 1
j


 u j   0
x j
dm
dt
Уравнение сохранения энергии:
i a
i b
dН
Q

Q



Тi
Тj
dt
i 1
i 1
Уравнение движения:

p
u j ui   ij   

x j
xi
Уравнение энергии:
Уравнение состояния:
pv  RT

x j

 T

u
p
  uj h    u j
  ij i
  Hu j   
 x


x j
x j
j



Математическая модель рабочих процессов в РД.
Расчетная схема.
Этапы расчета:
1. Моделирование РП во всем устройстве в приближении сосредоточенных термодинамических
параметров состояния;
2. Моделирование РП в проточной части устройства в приближении распределенных
термодинамических параметров состояния;
3. Корректировка модели.
Математическая модель рабочих процессов в РД.
Результаты расчета.
В первом приближении:
С учетом коэффициента  :
Математическая модель рабочих процессов в РД.
Результаты расчета в проточной части устройства.
Fг 
 рx, y, z ds
( S4 )

Fг
Fг . cт
Выводы.
1.
2.
3.
Разработанная математическая модель и метод расчета могут быть
использованы для проведения предварительных расчетов характеристик
РД.
На разработанной математической модели могут проводиться численные
исследования рабочих процессов. Можно проводить исследования
влияния различных геометрических параметров на работу системы
(дроссельные сечения, геометрия проточной полости); различных
режимов работы (автоколебания).
Метод может быть применен для различных конструктивных исполнений
РД. Полученное численным методом распределение давления может
также быть полезным для усовершенствования конструкции.