Конечные разности

В выражение величины Д/ входят потери работоспособности, обусловленные трением и теплообменом при конечной разности температур, а также потери теплоты аппаратом вследствие теплообмена с окружающей средой. [c.55]

Выше уже отмечалось, что основными причинами, снижающими эффективность тепловых процессов, являются трение и теплообмен при конечной разности температур. Вредное влияние трения не нуждается в пояснениях. Чтобы рельефнее представить вредное влиянне неравновесного теплообмена, а заодно продемонстрировать разницу между методами балансов эксергии и теплоты, рассмотрим передачу теплоты от одного теплоносителя к другому, например, от продуктов сгорания топлива к воде и пару в паровом котле. [c.57]

Температурный коэффициент объемного расширения капельных жидкостей значительно меньше, чем газов. В небольшом диапазоне изменения температур, а значит, и удельных объемов производную в уравнении (9.7) можно заменить отношением конечных разностей параметров холодной (с индексом ж ) и прогретой (без индексов) жидкости [c.78]

В последнее время получили широкое распространение методы расчета с применением ЭВМ метод конечных разностей, метод конечного г лемента. [c.66]

Примеры функциональных математических моделей конструкций. Математические модели на микроуровне (модели деталей) чаще всего строятся на основе дифференциальных уравнений в частных производных. Решение этих уравнений осуществляется методами конечных элементов или конечных разностей. В результате решения уравнений ММ могут быть получены параметры искажения формы деталей под воздействием силовых, тепловых, вибрационных и других внешних нагрузок. Внутренними параметрами на микроуровне будут параметры материала деталей и их формы. [c.52]

Как следует из схемы, представленной на рис. В.1, информация о НДС является ключевой для анализа прочности и долговечности элементов конструкций. Поэтому правильность оценки работоспособности той или иной конструкции в первую очередь зависит от полноты информации о ее НДС. Аналитические методы позволяют определить НДС в основном только для тел простой формы и с несложным характером нагружения. При этом реологические уравнения деформирования материала используются в упрощенном виде [124, 195, 229]. Анализ НДС реальных конструкций со сложной геометрической формой, механической разнородностью, нагружаемых по сложному термо-силовому закону, возможен только при использовании численных методов, ориентированных на современные ЭВМ. Наибольшее распространение по решению задач о НДС элементов конструкций получили следующие численные методы метод конечных разностей (МКР) [136, 138], метод граничных элементов (МГЭ) [14, 297, 406, 407] и МКЭ [32, 34, 39, 55, 142, 154, 159, 160, 186, 187, 245]. МКР позволяет анализировать НДС конструкции при сложных нагружениях. Трудности применения МКР возникают при составлении конечно-разностных соотношений в многосвязных областях при произвольном расположении аппроксимирующих узлов. Поэтому для расчета НДС в конструкциях со сложной геометрией МКР малоприменим. В отличие от МКР МГЭ позволяет проводить анализ НДС в телах сложной формы, но, к сожалению, возможности МГЭ ограничиваются простой реологией деформирования материала (в основном упругостью) [14]. При решении МГЭ упругопластических задач вычисления становятся очень громоздкими и преимущество метода — снижение мерности задачи на единицу, — практически полностью нивелируется [14]. МКЭ лишен недостатков, присущих МКР и МГЭ он универсален по отношению к геометрии исследуемой области и реологии деформирования материала. Поэтому при создании универсальных методов расчета НДС, не ориентированных на конкретный класс конструкций или вид нагружения, МКЭ обладает несомненным преимуществом по отношению как к аналитическим, так и к альтернативным численным методам. [c.11]

Основные положения метода конечных разностей. Рассмотрим уравнение (4.17). Пусть XeR (R — ограниченная область изменения независимых переменных), заданы граничные условия. [c.160]

Конечная скорость протекания необратимого процесса всегда связана с дополнительной затратой энергии на преодоление сил трения. Следовательно, наличие трения является признаком необратимости процесса. Необратимыми процессами являются также процессы, протекающие при конечной разности температур между рабочим телом н источниками тепла, процессы диффузии, процесс расширения в пустоту и ряд других. [c.61]

Все действительные процессы, протекающие в природе и в технике, сопровождаются явлениями трения или теплопроводности при конечной разности температур и являются необратимыми. Однако многие необратимые процессы, с которыми приходится иметь дело на практике, сравнительно мало отличаются от обратимых. В практических расчетах переход от обратимых процессов к действительным осуществляется при помощи эмпирических коэффициентов, которые учитывают отклонения действительных процессов от идеальных — обратимых. [c.62]

При осуществлении обратимого произвольного цикла необходимо в каждой точке процесса отводить или подводить теплоту при бесконечно малой разности температуры между рабочим телом и источником теплоты, так как иначе при конечной разности температур процесс передачи теплоты будет необратим. Для того чтобы выполнить это условие, нужно иметь бесконечно большое количество тепло-отдатчиков и теплоприемников. При этом температура двух соседних источников теплоты должна отличаться на бесконечно малую величину. Количество источников теплоты может быть уменьшено, если на отдельных участках цикла теплота будет отводиться и подводиться при неизменной температуре, т. е. в изотермических процессах. [c.111]

Теперь рассмотрим изменение энтропии в изолированной адиабатной системе, в которой имеются тела, обменивающиеся между собой теплотой при конечной разности температур. [c.123]

Введем между теплоотдатчиком с температурой Тi и рабочим телом промежуточный источник теплоты с температурой Гг < Ti < < T l- Будем передавать теплоту от теплоотдатчика сначала необратимым путем (при конечной разности температур) промежуточному источнику, а от него при температуре Т рабочему телу, осуществляющему обратимый цикл Карно. [c.124]

Уменьшение работоспособности всей системы вызывается тем, что некоторая часть произведенной работы вследствие трения, теплообмена при конечной разности температур и т. д. вновь превращается в теплоту, которая в соответствии со вторым законом термодинамики не может быть полностью превращена в работу. [c.128]

Из описания работы процесса реального двигателя внутреннего сгорания с быстрым сгоранием топлива при постоянном объеме видно, что он не является замкнутым. В нем имеются все признаки необратимых процессов трение, химические реакции в рабочем теле, конечные скорости поршня, теплообмен при конечной разности температур и т. п. [c.262]

Практически полную регенерацию осуществить нельзя вследствие ограниченных размеров регенераторов и наличия конечной разности температур между нагреваемым и охлаждаемым потоками газа. В этом случае нагреваемый в регенераторе воздух будет иметь температуру Г,, несколько меньшую Т , а охлаждаемые газы — температуру Т , более высокую, чем Т . Поэтому термический к. п. д. цикла должен зависеть от степени регенерации, которая определяется как отношение температур [c.287]

Профиль окружной скорости в вынужденном вихре на большинстве режимов работы вихревых труб близок к линейному. Тогда без существенных ошибок производную можно записать в виде конечной разности [c.178]

В силу условий, о которых говорилось выше, d V /1) = О, dz = О, dL = О, поэтому переходя к конечным разностям, запишем [c.183]

Средние установившиеся температуры определяют по уравнению теплового баланса тепловыделение за единицу времени приравнивают теплоотдаче. При расчете теплоотдачи пользуются ее усредненными коэффициентами. Для решения более сложных тепловых задач (установления температурных полей в деталях машин, определения неустановившихся температур) используют методы, рассматриваемые в теории теплопередачи, в том числе методы подобия, комбинирования нз точных решений для элементов простых форм, методы конечных разностей и конечных элементов. [c.18]

Теоретический анализ реакции газа с твердым телом в некаталитических ус.ловия.х в одномерной постановке выполнен в работе [447]. Процесс рассматривался как реакция первого порядка и исследовался методом конечных разностей. Роль диффузионных эффектов в реакции твердой сферической таблетки исследовалась с учетом взаимодействия физических процессов переноса и химической реакции [700]. [c.114]

Наиболее часто в составе САПР используются два ме тода сеток J) метод конечных элементов (МКЭ) 2) метод конечных разностей (МКР). Эти методы отличаются друг от друга на этапах 1 и 2 алгоритма. На этапе 3 методы практически идентичны. [c.12]

Метод конечных разностей [c.41]

Метод конечных разностей исторически начал развиваться раньше МКЭ и является старейшим методом решения краевых задач. [c.41]

Сравнение методов конечных элементов и конечных разностей. Оба метода относятся к классу сеточных методов [c.49]

Программные комплексы на основе методов конечных разностей и конечных элементов [c.50]

Поэтому уравнение (8.1) записано в конечных разностях, а не в дифференциальной форме. В дифференциальной форме его можно записать только в том случае, когда известен закон изменения параметров состояния и их соотношения. [c.253]

Это уравнение решается в общем виде по типу решения уравнения Фурье, но его решение с учетом зависимости коэффициента диффузии от температуры может быть реализовано или методом конечных разностей (сеток), или с помощью интегрального преобразования Лапласа и в обоих случаях требует машинного счета на ЭВМ. Проще всего оно решается для установившегося режима диффузии, т. е. при наличии постоянного градиента концентраций и постоянства температуры. В этом случае решение принимает вид [c.306]

Если неравновесность вызвана теплообменом при конечной разности температур (температура газа Т меньше температуры источника 7 ), то возрастание энтропии рабочего тела ds = 6q/T оказывается больше, чем dSfi = (>q/Т в равновесном процессе из-за снижения температуры газа. При том же положении поршня, т. е. заданном удельном объеме V, меньшей температуре газа соответствует меньшее его давление р. Соответственно меньше должна быть и уравновешивающая сила Р Р = = p F

Работа расширения против этой силы bl = P dy = p dv[c.27]

Безразмерные комплексы обычно не являются точным отношением каких-то сил, а лишь качественно характеризуют их соотношение. В данном случае сила вязкого трения между соседними с.лоями движущейся в пограничном слое жидкости, действуюихая на единичную площадку, параллельную плоскости у —О, равна по закону Ньютона F = i (dw/dy). Заменяя производную отношением конечных разностей (dw/dy) получим цЯ р,Шж/бг, где 6г —толщина гидродинамического пограничного слоя. Принимая во внимание, что йг- /, получаем выражение [c.82]

Через 1юдуль К и конечные разности фюрмулу (1.8) можно переписать в виде зависимости [c.9]

Для исследования была выбрана одна четвертая частЬ ОК--ружности, расположенная в горизонтальной плоскости, где находились две точки касания шарового калориметра е соседними шарами. Опыты проводились при Re = 7-10 средний коэффн-циент теплоотдачи для этого режима был равен 343 Вт/(м -° С) температурная разность в металлической обрлочке при мощности электронагревателя 500 Вт составляла - 62° С измерен-кая разность температур в тангенциальном направлении по поверхности между точкой касания и точкой поверхности с мак- симальным локальным коэффициентом теплоотдачи была равна 6°С влияние неоднородности локального коэффициента теплопередачи практически не сказывалось на температурном поле в оболочке уже на расстоянии 12,5 мм от поверхности. Минимальная температура поверхности получалась в области с максимальным коэффициентом теплоотдачи, максимальная— в месте контакта с соседним шаром. При среднем перепаде в оболочке 62°С измеренная разность температур на поверХ ности электрокалориметра, вызванная наличием переменного коэффициента теплоотдачи, составляла 6° С, что не превышает 10% этого перепада. Полученное экспериментальным путем температурное поле было проверено с помощью расчетных- методов. В частности, был разработан метод, основанный на уравнении теплового баланса в форме конечных разностей, и составлен алгоритм для расчета, распределения температур в объеме на ЭВМ. [c.85]

Систему уравнений для вывода критериальных зависимостей исследуемого класса дисперсных теплоносителей получим, используя предложенную выше модель гетерогенной элементарной ячейки. Этот подход, по-види-мому, связан с минимальными физическими погрешностями, что существенно для теории подобия. Возникающая при этом математическая некорректность вывода соответствующих дифференциальных уравнений связана с тем, что к рассматриваемому молю гетерогенной системы в силу конечности его размеров и дискретности его 1компонентов неприменимы точные математические методы. Мож но полагать, что для дисперсных систем в принципе невозможно получить полностью корректную (одновременно с физической и формально-математической точек зрения) систему дифференциальных уравнений пока не будут предложены соответствующие функции распределения, аналогичные функциям Максвелла и Больцмана для газа. Поэтому в дальнейшем воспользуемся приближенным методом конечных разностей, дополнительно учитывая следующее [c.33]

Используют два основных подхода к дискретизации и алгебраизации краевых задач, составляющие сущность методов конечных разностей (МКР) и конечных элементов (МКЭ). С помощью любого из этих методов формируется окончательная модель, исследуемая при выполнении различных процедур анализа проектируемого объекта. [c.155]

В предыдущей главе показано, что функциональными моделями проектируемых объектов на макроуровне являются системы ОДУ, которые могут быть представлены в общем виде (4.38), либо предварительно приведены линеаризацией к виду (4.39), либо алгебраизацией и линеаризацией к виду системы линейных алгебраических уравнений (4.40). К таким же формам уравнений с помощью методов конечных разностей или конечных элементов приводятся ММ объектов на микроуровне. [c.222]

Метод прогонки. Примерами сильно разреженных матриц являются матрицы Якоби в системах конечных уравнений, получаемых по методам конечных разностей или конечных элементов из дифференциальных уравнений в частных производных. Если алгебраизация дифференциального уравнения производится на основе регулярной сетки, то разреженная матрица Якоби оказывается ленточной, т. е. матрицей, у которой ненулевые элементы располагаются только на k главных диагоналях. Специфические особенности структуры ленточных матриц можно использовать для упрощения алгоритмов учета разреженности. [c.231]

Процесс 2 -3 (рис. 19-19) необратим из-за потери теплоты на трение, а процессы 3-4, 4-5, 5-1 и 2-2 необратимы из-за теплообмена при конечной разности температур, но степень необрати-люсти во всех этих процессах в обш,ем случае мала, и в расчетах обычно ее не учитывают. Основная необратимость в паротурбинной установке связана с потерей кинетической энергии на трение пара при его расширении в соплах и на лопатках турбины, поскольку течение пара происходит с большой скоростью. [c.312]

Математические модели называют функциональными, если они отражают процессы, протекающие в объекте при его функционировании, или структурными, если они отражают топологические или геометрические свойства объекта. Типичными функциональными моделями на микроуровне являются дифференциальные уравнения в частных производных с заданными краевыми условиями. Для их решения в САПР применяют методы конечных разностей или конечных элементов. Функциональные модели на макроуровне представляют собой обыкновенные дуфференциальные уравнения. Наибольшее распространение для их решения получили неявные или комбинированные методы численного интегрирования. Для моделирования на метауровне наравне с обыкновенными дифференциальными уравнениями используют модели массового обслуживания и логические уравнения. [c.80]

Как следует из (7.14), температура пористого материала в зоне испарения возрастает по экспоненциальному закону и ее повышение в основном определяется тепловым потоком, передаваемым из парового участка. Вклад учитывающего объемное тепловьщеление слагаемого qjh очень мал. Наличие конечной разности температур при высокой [c.166]

Стокса для гидравлики уравнения теилопроводностн для термодинамики и т. д.), но точное решение ее удается получить лишь для частных случаев, поэтому первая задача, возникающая при моделировании, состоит в построении приближенной дискретной модели. Для этого используются методы конечных разностей и интегральных граничных уравнений, одним из вариантов последнего является метод граничных элементов. Так как получаемая при дискретизации пространства аипрокси-мирующая система алгебраических уравнений имеет высокий порядок, то при моделировании достаточно сложных технических объектов приходится принимать ряд допущений и упрощений и переходить к моделированию на макроуровне. [c.6]

Методы конечных элементов и конечных разностей имеют ряд существенных отличий. Прежде всего методы различны в том, что в МКР аппроксимируются производные искомых функций, а в МКЭ — само решение, т. е. зависимость искомых функций от пространственных координат и времени. Методы сильно отличаются и в способе построения сеток. В МКР строятся, как правило, регулярные сетки, особенности геометрии области учитываются только в околограничных узлах. В связи с этим МКР чаще применяется для анализа задач с прямолинейными границами областей определения функций. К числу традиционных задач, решаемых на основе МКР, относятся исследования течений жидкостей и газов в трубах, каналах с учетом теплообменных процессов и ряд других. В МКЭ разбиение на элементы производится с учетом геометрических особенностей области, процесс разбиения начинается от границы с целью наилучшей аппроксимации ее геометрии. Затем разбивают на элементы внутренние области, причем алгоритм разбие- [c.49]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...