На головну

ЗАВДАННЯ

  1. II. Завдання І функції професійної орієнтації молоді, яка навчається
  2. V. Пояснення домашнього завдання (2 хв).
  3. VIII. Пояснення домашнього завдання (1 хв).
  4. VІ. Пояснення домашнього завдання (1 хв).
  5. VІ. Пояснення домашнього завдання (1 хв).
  6. VІ. Пояснення домашнього завдання (1 хв)..
  7. VІ. Пояснення домашнього завдання (1 хв)..

до лабораторної роботи

№   b   Dr=k*19 к= Тип Ребра Матеріал радіатора
1.3 Круглий Алюміній
1.4 Квадрат Мідь
1.5 Прямокутн Залізо
1.6 Круглий Нерж. сталь
1.7 Квадрат Алюміній
1.8 Прямокутн Мідь
1.9 Круглий Залізо
Квадрат Нерж. сталь
1.3 Прямокутн Алюміній
1.4 Круглий Мідь
1.5 Квадрат Залізо
1.6 Прямокутн Нерж. сталь
1.7 Круглий Алюміній
1.8 Квадрат Мідь
1.9 Прямокутн Залізо
Круглий Нерж. сталь
1.3 Квадрат Алюміній
1.4 Прямокутн Мідь
1.5 Круглий Залізо

Вихідні дані:

1) Швидкість потоку= (повітря=25 м/сек);

2) Температура потоку в аеродинамічній трубі(на вході) = 293.2К;

3) Температура потоку в трубі радіатора (на вході) = (400+10*N) К;

4) Параметри аеродинамічної. труби:

Довжина=(3*dr +10) Мм, Висота= 6*b мм, Ширина=(dr+2*b) мм

4) Параметри трубки радіатора: довжина= 4*b; діаметр=19 мм.

Завдання: Обчислити і виміряти трьома способами тепловий потік, що виділяє радіатор.

Для оцінки адекватності фізичної моделі відобразити розподілу швидкості і температури на площинах 1,2,3.

Розподіл помістити в презентацію.

Висновки: У висновках оцінити адекватність фізичних процесів і погрішності моделювання.

Звіти:

На папері: модель із розмірами й результати розрахунку (див. зразок).

В електронному вигляі: модель і зазначені графіки

ЗВІТ (зразок)

до лабораторної роботи


Рис. 1 Модель для експерименту

1. Виміряємо і обчислимо кількість тепла виділене потоком (радіатор).

Середню температуру потоку на виході із труби радіатора вимірюємо командою Surface Parameters.

Tрад = 397.823 К ; d = 400-397.823= 2.177 K; Gрад= 0,00386 кг/сек;

Qрад=d*Gрад*Cp = 8,453 Вт..

  1. Вимірюємо величину теплового потоку, що виділяється поверхнею елементів радіатора ( ребра, трубф+ пробки).

Синім позначені вимірювані величини.

Qребер = 4,7Вт. Qтруби=3,75 Вт.

Сумарний тепловий потік, який виділений поверхнями деталей радіатора Qвиділен=8,45 Вт.

3. Виміряємо і обчислимо кількість тепла, отримане потоком (аеродинамічна труба).

Середню температуру потоку на виході з аеродинамічної труби вимірюємо командою Surface Parameters .

Татруби= 293,371 К; d =293,371 - 293,2 = 0,171 K; Gатруби= 0,041 кг/сек:

Qатруби= 7,05 Вт.

Оцінка похибки :

1. похибка моделювання процесу теплопроводності у твердому тілі (радіаторі) становить

dQ1= Qрад - Qвиділен=0,003 Вт. (0,035%)

2. похибка моделювання процесу вимушеної конвекції становить

dQ2 = Qвыділен - Qатруби =8,45 - 7,05 = 1,4 Вт (16,5%) .

2.5 Управління процесом обчислень

В якості зразка для демонстрації управління процесом обчислень обираємо фільтр з решіткою ( рис.1, рис.2)

В даній лабораторній роботі використовуємо:

А. Симетричність задачі

Б. Управління розрахунковою сіткою

1 Побудова моделі фільтра (Розміри див. таблиця 1)

Рис.1 Фільтр з решіткою Рис.2Модель решітки

2 Задання початкових та граничних умов

2.1 Створення проекта для експеримента

Ця інформація надається у Flow Simulation (Flow Works) Wizard.

Крок 1 Тип задачі фізичних умов Крок 2 Обираємо рідину (вода)


Крок 3 Задання параметрів для автоматичного створення базової сітки експеримента 1

А. Симетричність задачі

Бачимо, що фільтр симетричний, отже для економії часу розрахунки можна вести на його половину.

Для цього команда Computation Domain (Розрахункова область) - Size -по осіZmax=0 - Boundary Condition - At Zmax Symmetry - OK.

2.2 Задання граничних умов

Після оформлення проекту необхідно задати такі граничні умови:

1)атмосферний тиск на виході із фільтра (Boundary Conditions - Environment Pressure)

2)швидкість потоку води на вході у фільтр (Inlet Velocity - 1 м/с);

В результаті отримали готову модель фільтра з усіма необхідними даними для проведення дослідження.

Рис.3 Розрахункова область (площина симетрії)

Швидкість потоку води на вході у фільтр зменшена вдвічі, бо використовуємо симетричність моделі. (2/2=1 м/с)

Зберігаємо нашу модель і Flow Simulation - Solve - Run.

Б. Управління розрахунковою сіткою

ЕКСПЕРИМЕНТ 1-Базова розрахункова сітка

3 Результати дослідження першого експеримента


Рис.4 Розподіл швидкості у фільтрі

КомандаResults - Mesh - 3D View:


а) комірки потоку


б) комірки тіла в) часткові комірки

Кількість комірок потоку для розрахунку Fluid cells =450

Як видно з малюнків (а, б, в) кількість комірок невелика, а отже і розрахунки будуть мати неточний характер.

За допомогою команди Point Parameters знайдемо вимірювальну середню швидкість потоку води через отвори решітки.

Оскільки через усі отвори поток рухається майже з однаковою, то надалі розглядаємо один отвір. Збільшимо зображення цього отвору і поставимо точки на перетині комірок потоку з розподілом швидкості у трубі.


Рис.5а Розподіл швидкості потоку Рис.5б Вимірювання швидкості потоку

та сітка в отворі

Перевіримо наші припущення за допомогою аналіза.

  1. Площа отворів (команда Инструменты - Измерить)

Sотв=Sтруби-Sрешітки=1963,5-1398,01=565,49 мм2

  1. Розрахункова швидкість потоку води через отвори решіток

Wр1= (Sтруби /Sотв)* Wна вході=(1963,5/565,49)*1=3,47 м/с

  1. Вимірювальна швидкість потоку

Wв1=(1,338+2,678+3,077+3,625+4,187+4,106+4,013+3,505+3,189+2,915)/10=3,264 м/с

  1. Похибка

∆=(|3,47-3,264|/3,47)*100=5,94% > 5%

Не задовільняє умовам, необхідне уточнення.

Для уточнення отриманих результатів існують наступні методи

ЕКСПЕРИМЕНТ 2-Базова розрахункова сітка з автоматичним регулюванням параметрів

Для регулювання параметрів сітки використовуємо команду Flow Simulation - Initial Mesh (початкова сітка)

У підпункті Automatic Settings - Minimum gap size (Мінімальний зазор): Ставимо 12 мм (діаметр отворів решітки).


Після проведення розрахунків отримали нову модель сітки:


Рис.6 Модель сітки другого експерименту

Кількість комірок потоку для розрахунку Fluid cells =1022,у 2,3 рази більше ніж у першому експерименті

       
   
 


Рис.7а Розподіл швидкості потоку Рис.7б Вимірювання швидкості потоку та сітка в отворі

Як видно з Рис. 6, Рис.7а, брозбиття комірок є кращим ніж у попередньому випадку, але недостатнім для правильного і точного розрахунку.

  1. Вимірювальна швидкість потоку

Wв2 =3,475 м/с

  1. Похибка по відношенню до вимірювальної швидкості потоку, отриманої у першому експерименті

1-2=(|3,264-3,475|/3,475)*100=6,07% .

Для уточнення розрахункової сітки, проводимо регулювання параметрів сутки користувачем.

ЕКСПЕРИМЕНТ 3- Регулювання базової розрахункової сітки користувачем

3.1) Дроблення комірок потоку і контактних комірок на третьому рівнях

Для регулювання сітки окремої деталі конструкції використовується команда Local Initial Mesh( локальна початкова сітка). в нашому випадку такою деталю є решітка.

Виділяємо об'єкт (решітку) та натискаємо командуLocal Initial Mesh. У підпункт прибираємо позначку на Automatic Settings.

1. контакт твердого тіла та потока:

Рівень врахування сіткою малих конструкційних елементів поверхні твердого тіла-   Рівень врахування сіткою кривизни поверхні -   Критерій врахування сіткою кривизни поверхні -   Рівень врахування сіткою виступів поверхні -   Критерій врахування сіткою виступів поверхні -


Всі рівні вимірюються у межах n=0...7, це значить, що розмір комірки початкової сітки буде в 2n раз менше розміра комірки базової сітки.

2. Дроблення комірок

Дробити всі комірки-   Рівень дроблення всіх комірок   Дробити всі комірки в потоці- Рівень дроблення всіх комірок в потоці (обираємо у першому наближенні третій рівень) Дробити всі всі контактні комірки Рівень дроблення всіх контактних комірок (обираємо у першому наближенні третій рівень)   Дробити комірки в твердому тілі- Рівень дроблення всіх комірок в твердому тілі  


3. Рівень дроблення сітки у вузьких каналах


Результати третього експерименту:

Для керування параметрів сітки в наших експериментах використовуємо тільки розділ 2 - Дроблення комірок оскільки, поверхні твердого тіла гладкі, а отвори решітки не є вузькими каналами.


Рис.8 Модель сітки фільтра у третьому експерименті

Кількість комірок потоку для розрахунку Fluid cells =3836,у 3,75 рази більше ніж у другому експерименті

       
   
 


Рис.9а Розподіл швидкості потоку Рис.9б Вимірювання швидкості потоку

та сітка в отворі

1. Вимірювальна швидкість потоку

Wв3 =3,642 м/с

2. Похибка по відношенню до вимірювальної швидкості потоку, отриманої у другому експерименті

2-3=(|3,475-3,642|/3,642)*100=4,59%

Проведемо ще один експеримент для більш отримання більш точних результатів.

3.2) Дроблення комірок потоку і контактних комірок на четвертому рівнях

Для проведення цього експерименту для решітки в команді Local Initial Meshу підпунктіRefining cells (Дроблення комірок)збільшуємо рівні контактних і потокових комірок з третього на четвертий.


Рис.10 Рівні дроблення комірок сітки решітки для експерименту 4-ого

Результат четвертого експерименту дає нам такі показники:


Рис.11 Модель сітки фільтра у третьому експерименті

Кількість комірок потоку для розрахунку Fluid cells =19487,у 5,08 рази більше ніж у третьому експерименті

       
   
 


Рис.12а Розподіл швидкості потоку Рис.12б Вимірювання швидкості потоку та сітка в отворі

1. Вимірювальна швидкість потоку

Wв4 =3,689 м/с

2. Похибка по відношенню до вимірювальної швидкості потоку, отриманої у третьому експерименті

3-4=(|3,642-3,689|/3,689)*100=1,27%

Результати цього експерименту можна вважати найбільш достовірними.

Проведення чотирьох експериментів дає нам можливість зробити наступні висновки:

  1. Порівняння вимірювальної швидкості потоку з розрахунковою швидкістю свідчить про правильність роботи моделі. Результат є ніщо інше, як оцінка якості.
  2. Порівняння результатів всіх чотирьох експериментів говорить про те, що із покращенням розрахункової сітки (збільшенню комірок) похибка зменшується.

ЗВІТ (зразок)

до лабораторної роботи


Розв'язання

1. Площа отворів (команда Инструменты - Измерить)

Sотв=Sтруби-Sрешітки=1963,5-1398,01=565,49 мм2

2. Розрахункова швидкість потоку води через отвори решіток

Wр= (Sтруби /Sотв)* Wна вході = (1963,5/565,49)*1=3,47 м/с

3. Вимірювальна швидкість потоку

Експеримент 1 Wв1 = 3,264 м/с F=450

Експеримент 2 Wв2 = 3,475 м/с F=1022

Експеримент 3 Wв3 = 3,642 м/с F=3836

Експеримент 3 Wв4 = 3,689 м/с F=19487

3. Похибка

∆=(|3,47-3,264|/3,47)*100=5,94% > 5%.

4. Похибка по відношенню до вимірювальної швидкості потоку, отриманої у другому і третьому експериментах

1-2=(|3,264-3,475|/3,475)*100=6,07%

2-3=(|3,475-3,642|/3,642)*100=4,59%

3-4=(|3,642-3,689|/3,689)*100=1,27%

Побудуємо графік залежності комірок потоку від похибки вимірювальної швидкості.


ВИСНОВКИ:

Проведення чотирьох експериментів говорить про:

  1. Порівняння вимірювальної швидкості потоку з розрахунковою швидкістю свідчить про правильність роботи моделі. Результат є ніщо інше, як оцінка якості.
  2. Порівняння результатів всіх чотирьох експериментів говорить про те, що із покращенням розрахункової сітки (збільшенню комірок) похибка зменшується.

Завдання. Вихідні дані

  Решітка
a (N+11)+3
b N+11
c 3(N+11)+6+8

N-номер варіанта за списком групи

Товщина решіток b/2
Діаметр труби с
Довжина труби
   

Література

1. SolidWorks 2007/2008. Компьютерное моделирование в инженерной практике, Питер 2008.

2. Введение в SolidWorks. Москва. 2006.

3. Потемкин А., инженерная графика. Москва, 2005.

Додаткова література

1. Камаев Ю. н. и др., автоматизация труда технолога , Киев, Техника, 1991.

2. Камаев Ю. н. и др., Интерактивная система автоматизации подготовки управляющих программ для станков с ЧПУ , Киев, Техника, 1992.

3. САПР "АЛЬФА", техническая документация, Киев, КПИ, ТЭФ, кафедра АТЭП, 1994.

4. Камаев Ю. н., Баган Т. г. Методические указания к лабораторным работам по курсу "САПР теплоэнергетических объектов и систем" (Подсистема автоматизации разработки рабочей документации). Киев, НТУУ "КПИ", 1998г.


ЗМІСТ

Розділ I Геометричне моделювання........................................................ 3

1.1 Розробка тривимірної моделі деталі .................................................. 3

1.2 Збірка колектора ........................................................................... 10

1.3 Розробка 3- вимірної моделі виробу «БАК»............................................ 19

1.4 Трубна система ............................................................................. 24

1.5 Крильчатка ................................................................................... 31

1.6 Експрес аналіз міцності деталей....................................................... 36

Розділ II Моделювання фізичних процесів. Газогідродинаміка та

теплопередача................................................................................. 42

2.1Моделювання процесу руху та нагріву рідини в

трубі .................................................................................................. 42

2.2 Дослідження процесу руху і нагрівання рідини в

моделі теплообмінного апарата ............................................................ 53

2.3 Оцінка ефективності оребрення стінки.............................................. 59

2.4 Вимірювання характеристик радіатора

шляхом продувки в аеродинамічній трубі .................................................. 66

2.5 Управління процесом обчислень ........................................................ 74

Література ............................................................................................... 84



ЗАВДАННЯ | Практическая работа № 1

ЗАВДАННЯ | ЗАВДАННЯ | ЗАВДАННЯ | Трубна система | Побудова трубок. | ЗАВДАННЯ | Крильчатка | ЗАВДАННЯ | ЗАВДАННЯ | ЗАВДАННЯ |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати