ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Узловые методы анализа из "Двигатели Стирлинга " Исследование двигателей Стирлинга с использованием узлового метода анализа впервые было проведено Финкельштейном в 1975 г. [120] несколько позднее на основе данного метода были разработаны и другие программы. [c.50] В программах узлового метода анализа предпринята попытка одновременного моделирования энергии и потоков рабочего тела для достижения более точного воспроизведения цикла двигателя и его рабочих характеристик. Это было достигнуто путем составления и решения уравнений законов сохранения массы, количества движения и энергии для отдельных узловых точек, секций или элементов двигателя. Для общего аналитического решения эти уравнения достаточно сложны, поэтому их решали, используя численные методы в небольших временных промежутках. При дополнительных упрощениях, вводимых каждым автором по своему усмотрению, эти уравнения неизменно приводили к одномерному виду. [c.50] Подробное сравнение и анализ различных программ выходят за рамки данной книги и здесь не рассматриваются. Читатели могут ознакомиться с первоисточниками, указанными далее в ссылках на список литературы. [c.50] Все программы узлового анализа с точки зрения общего подхода к решению задачи в основном одинаковы. Конструкция моделируемого двигателя должна быть детально известна относительно компоновки, материала и толщины стенки цилиндра, диаметра труб теплообменников, характеристик насадки регенератора и т. д. Рассматриваемую конструкцию на основе имеющегося опыта разбивают на несколько узловых или контрольных объемов. Некоторые из условий, такие, как первоначальное давление и температуры источника энергии и теплоприемника, должны быть заданы. [c.50] Обычный ход решения состоит в следующем. Начиная с некоторых произвольно выбранных исходных условий, осуществляют расчеты циклов до достижения квазиустановившегося состояния, т. е. такого состояния, при котором мгновенное значение давления, температуры и распределения массы в цикле будет незначительно отличаться от их значений в предыдущем цикле. Затем производится интегрирование давлений и объемов и определяются произведенная работа, тепловые потоки и термический КПД. [c.51] Кроме того, в большинстве случаев в программу узлового анализа (в начале или в конце ее) вводятся результаты расчета изотермического цикла Шмидта. [c.51] Окончательные результаты расчетов могут быть представлены в самом разнообразном виде. Необходимо отметить, что в типовом варианте для сравнения исходные геометрические данные и начальные параметры варьируются. Это достигается табуляцией значений давления, температур, скоростей, распределения массы и расхода в характерных точках двигателя. В заключение проводится рассмотрение цикла в целом с использованием потоков энергии, работы, передаваемой теплоты и термического КПД. [c.51] Большинством программ предусмотрено автоматическое построение графиков, а при необходимости результаты вместо таблиц могут быть представлены в виде наглядных трехмерных изображений. Типичные картины распределения температур газа, выполненные на ЭВМ с графопостроителем, приведены на рис. 2.4 и 2.5 1296]. [c.51] Узловой метод анализа Финкельштейна. Исходя из важных, описанных выше результатов адиабатного анализа, Финкельштейн продолжал работать над более сложными теоретическими вопросами, относящимися к двигателям Стирлинга. Эти работы завершились в конце 60-х гг. распространением хорошо известной программы теплового анализа (Т. А. Р.), разработанного НАСА на моделирование двигателей Стирлинга, и созданием, по-видимому, первой программы узлового анализа. [c.51] В настоящее время программа узлового анализа Финкельштейна введена в состав коммерческой вычислительной сети. [c.53] Очевидно, что программа применима и к двигателям, компоновка которых отличается от исследуемой модели. Однако опыт работы с другими программами показывает, что для полной реализации рабочего варианта программы Уриели необходимо затратить большие усилия. [c.53] Исследования, проведенные по узловому методу под руководством проф. Рэллиса в университете Уитуотерсрэнд, включают как экспериментальную работу по обоснованию рассчитанной модели, так и анализ других теоретических моделей. [c.53] Программа фирмы Санпауэр представляет собой комплекс программ, позволяющих моделировать цикл на различных уровнях сложности, выбираемых контролирующей программой. В соответствии с критерием, заложенным в вводимом материале, программа в значительной степени самооптимизирующаяся. [c.53] ПО ее лицензиям. Поэтому эта моделирующая программа доступна для общего пользования. Кроме того, в 1978 г. были предприняты активные попытки ввести эту программу в коммерческую сеть. [c.54] Эта программа во многих отношениях аналогична созданной одновременно с ней программой Уриели, описанной выше. Она достаточно полно представлена в упомянутой выше работе и, вероятно, предназначалась для распространения Управлением, ведающим публикациями по вопросам энергетики в США. Краткое описание этой программы приведено в работе [297]. [c.55] Ожидается, что проверка этой программы может быть осуществлена при разработке свободнопоршневого двигателя, описанного Голдуотером и Марроу [143]. Очевидно, что эта программа также будет использована в коммерческих целях. [c.55] Программа узлового анализа Исследовательского центра им.Льюиса. Рой Тью и другие сотрудники Исследовательского центра им. Льюиса (НАСА) (г. Кливленд, шт. Огайо) разработали программу узлового анализа двигателя Стирлинга, являющуюся составной частью общей программы ДОЕ/НАСА по исследованию двигателей Стирлинга для автомобильной промышленности. Следует отметить, что описание программы, приведенное Мартини в 1978 г., менее строгое, чем упомянутые выше программы [218]. [c.55] Одновременно с теоретическими работами в Исследовательском центре им. Льюиса проводили и экспериментальные исследования [70]. [c.55] Вернуться к основной статье