Модели газовых трактов

Рассмотрим еще один пример проверки на модели эффективности конвективного теплообмена в поверхностях нагрева одного из судовых прямоточных котлов. Схема модели газового тракта этого котла показана на рис. 5-9. Модель была выполнена в 4 н. в. [c.174]

Математические модели гидравлических трактов,- так же как модели газовых трактов, подразделяются на два класса для области низких частот и для области более высоких частот, т. е. до 400 Гц. Для области низких частот в основном участки гидравлического тракта рассматривают как элементы с сосредоточенными параметрами, учитывая при этом инерцию и вязкость жидкости и пренебрегая ее сжимаемостью. Но для участков тракта, длина которых не превышает определенный предел, для участков, скорость жидкости на которых невелика, учитывают и сжимаемость жидкости, оставаясь при этом в [c.9]

Если ограничиться областью низких частот, то в математических моделях газовых трактов ЖРД можно пренебречь акустическими эффектами, так как для таких частот длина акустических волн Х = а [ (где а—скорость звука /—частота колебаний) существенно больше характерной длины тракта (камеры сгорания) При этом (рис. 3.1) отклонение давления в каждый момент практически одинаково по длине тракта и тракт можно рассматривать как элемент с сосредоточенными параметрами, т. е. как емкость с характерной постоянной времени, равной времени пребывания газа в тракте. [c.153]

Таким образом, при формировании математических моделей газовых трактов ЖРД, предназначенных для анализа процессов в области низких частот, в которой можно пренебречь акустическими эффектами, необходимо участок рассматривать и как элемент с сосредоточенными параметрами (емкость), и как элемент с распределенными параметрами (т. е. с учетом энтропийных волн). Далее будут выведены уравнения для неизотермического движения газа с использованием общих физических закономерностей. [c.155]

Связь вариаций энтропии, температуры и расхода газа на входе участка и на выходе из него с вариациями других параметров ЖРД определяется положением данного участка в тракте и в ЖРД в целом. Подробнее вопрос формирования математической модели газового тракта ЖРД рассмотрен в подразд. 3.2. [c.161]

Математическая модель газового тракта с полным мгновенным перемешиванием [c.161]

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ГАЗОВЫХ ТРАКТОВ [c.163]

Полученные в разд. 3.1 уравнения линейных математических моделей газового тракта с неизотермическим течением не связаны непосредственно с конструктивными особенностями конкретных агрегатов ЖРД с протоком газа и организацией процесса в них. В частности, в выведенных уравнениях для общности в качестве внешних возмущающих переменных использовались вариации расхода газа на входе и выходе участка тракта и вариации температуры на входе. Применительно к конкретным агрегатам ЖРД эти вариации оказываются связаны с вариациями других параметров ЖРД. Газ в агрегатах ЖРД образуется в процессе горения жидких и газообразных компонентов, которые поступают через форсунки из гидравлических и газовых трактов. Поэтому в качестве переменных, определяющих внешние воздействия со стороны входа на поток газа в камере сгорания и газогенераторе, удобно использовать вариации расходов жидких и газообразных компонентов через форсунки камеры. [c.163]

МОДЕЛИ ГАЗОВЫХ ТРАКТОВ [c.234]

Вывод уравнений динамики элементов ЖРД был проведен таким образом, чтобы обеспечить для каждой переменной в уравнении не более одного запаздывания. В частности, для исключения двух разных запаздываний для одной переменной в модели газовых трактов вводились дополнительные уравнения для вариации температуры. Благодаря этому все уравнения системы (6.5.1) имеют единую форму. [c.244]

При моделировании газового тракта котлов воздухоподогреватели обычно не воспроизводятся. Если необходимо изучить распределение скоростей в поворотном газоходе между топочной камерой и шахтой, в модели устанавливают эквивалентное гидравлическое сопротивление, например, в виде перфорированного листа. [c.58]

Для разных расходов воздуха через полноразмерную модель по табл. 3-1 строятся зависимости, представленные на рис. 3-4 на нем также нанесена примерная характеристика вентилятора. Точки пересечения характеристик вентилятора и полноразмерных моделей определяют расчетные величины расходов воздуха в каждом отдельном случае. Далее вычисляются скорости воздуха и значения чисел Не для исследуемых участков модели (табл. 3-2, случай II). Во всех четырех вариантах числа Не для сечения пережима лежат в пределах 21 10 —23,4-10 , а в зоне холодной части конвективного пароперегревателя — 370 000—424 000. Опыты по изотермическому моделированию аэродинамики газового тракта котла ТП-90 показали, что при этих значениях Не имел место автомодельный режим движения. [c.68]

Рис. 3-5. Зависимость Ей = / (Ре) для переходного газохода, полученная в опытах на воздушной модели котла ТП-70 (а), и схема газового тракта этого котла (б).

Следует отметить, что при невысоком подогреве воздуха в данном случае, как и следовало ожидать, не было обнаружено заметного различия в характере аэродинамики газового тракта этого котла при холодных и горячих продувках. Поэтому такой прием учета неизотермичности не нашел распространения. Усложнение модели и экспериментальной установки оказалось неоправданным. [c.88]

Зона испарения прямоточных парогенераторов обычно включает два технологических участка — радиационный испарительный участок, расположенный в топке, и переходную зону, которую обычно выносят в конвективную шахту. Поскольку инерционностью газового тракта пренебрегают, то в первом приближении оба эти участка при составлении математической модели парогенератора можно объединить, считая, что давление среды изменяется одновременно во всей зоне испарения. В этом случае при расчете коэффициентов передаточных функций участка вводят средние значения < , gM, F. [c.838]

До недавних пор считали, что модель коррозионных потерь проста скорость коррозии (толщина слоя металла, уносимого с поверхности детали за один час) есть возрастающая функция количества Na, К, V или РЬ, поступающего в рабочую среду (из топлива и воздуха), и температуры поверхности металла по газовому тракту. Этот взгляд [c.76]

Каждый элемент, участвуя в рабочем процессе системы, испытывает воздействие со стороны соседних элементов. Степень этого воздействия обусловлена структурой системы, и математически выражается в виде функциональных зависимостей для выходных параметров элементов. В таблице 2.1 представлены функциональные-зависимости для всех элементов рассматриваемой схемы, которые для сокращения записаны в неявном виде. Эти зависимости, выраженные в явной форме и дополненные балансовыми уравнениями. (2.2). .. (2.4) условий совместной работы агрегатов, в совокупности образуют математическую модель схемы. При построении модели использованы следующие обозначения т — суммарный расход окислителя и горючего ш"—расход горючего через газогенератор Шг.к — расход горючего через камеру ток.г —расход окислительного газа г] коэффициенты полезного действия — количество форсунок rf —гидравлические диаметры магистралей и газовых трактов I — коэффициенты гидравлических потерь рвх.ок Рвх.г —давления на входе в насосы окислителя и горючего, Ра давление на срезе сопла рн — давление окружающей среды. [c.20]

Во втором издании книга подвергалась существенной переработке. Исключены главы Некоторые сведения из теории автоматического регулирования и Некоторые нелинейные задачи динамики ЖРД . Полностью переработаны главы, посвященные гидравлическим и газовым трактам, методам расчета и особенностям динамических характеристик ЖРД. Основное внимание во втором издании книги уделено формированию математических моделей отдельных агрегатов ЖРД и ЖРД в целом, так как именно достаточно точные модели объекта регулирования позволяют правильно выбрать структуру и параметры системы автоматического регулирования (САР). В отличие от первого издания во втором издании показаны методы формирования математических моделей гидравлических и газовых трактов для двух диапазонов частот— для низких частот, когда эти элементы ЖРД можно рассматривать как объекты с сосредоточенными параметрами, и для высоких частот, когда необходимо учитывать волновые процессы. [c.3]

В общем случае для анализа особенностей течения жидкости в тракте конкретного типа необходимо учитывать ряд физических свойств жидкости—сжимаемость, инерцию, вязкость. Нестационарное движение жидкости с учетом всех ее свойств описывается уравнениями гидромеханики (см. подразд. 2.2), решение которых вызывает большие трудности. Поэтому для упрощения анализа динамики пневмогидравлических систем целесообразно формировать математические модели, описывающие нестационарное течение жидкости, отдельно для низких частот (до 50 Гц) и для более высоких частот (до 500 Гц). Для низкочастотной области можно рассматривать участки гидравлических и газовых трактов ЖРД как системы с сосредоточенными параметрами, что существенно упрощает их математическое описание. При анализе динамики ЖРД в более широком диапазоне частот необходимо учитывать акустические эффекты. Соответственно приходится решать уравнения гидромеханики в частных производных, т. е. рассматривать участки трактов как системы с распределенными параметрами (см. подразд. 2.4, 3.3). [c.32]

При формировании математических моделей трактов питания камеры сгорания и газогенератора, предназначенных для диапазона низких частот, будем относить к тракту всю проточную часть гидравлической системы подачи компонентов—от входа в насосы до выхода из форсунок (в газовые тракты). Такой подход удобен тем, что позволяет при ограниченном числе уравнений математической модели ЖРД достаточно подробно описать изменение параметров, учитывая как статические характеристики всех элементов тракта (насосов, трубопроводов, дросселирующих и регулирующих устройств, форсунок и т. д.), так и динамическую составляющую, определяемую инерцией столба жидкости в тракте. [c.44]

Уравнения (2.2.28)—(2.2.31) являются базой для формирования линейных математических моделей гидравлических и газовых трактов, описывающих нестационарные режимы течения— вынужденные колебания или переходные процессы в рабочей среде. [c.70]

Для описания неизотермического течения продуктов сгорания в газовом тракте без учета акустических эффектов можно воспользоваться одной из двух самых простых предельных математических моделей процесса [15] адиабатического течения или полного мгновенного перемешивания газа в тракте. Модель адиабатического течения строится в предположении, что при течении вдоль тракта каждая порция (слой) образовавшегося у головки газа находится в адиабатических условиях, т. е. не обменивается теплотой (или массой) ни с соседними порциями газа, ни со стенками тракта. Это условие эквивалентно предположению о пренебрежении процессами теплопроводности и диффузии в столбе газа, т. е. равенству нулю значений коэффициентов теплопроводности и диффузии в газе. [c.154]

Модель мгновенного перемешивания соответствует очень быстрому (практически — мгновенному) обмену теплотой и массой (так как выравнивается не только температура, но и состав продуктов сгорания) между вновь образовавшейся порцией газа и всем остальным газом, находящимся в газовом тракте. В результате мгновенные значения температуры и состав продуктов сгорания по длине тракта газогенератора (камеры сгорания) оказываются одинаковыми для всех порций газа, кроме порции, образовавшейся в данный момент из жидких (или из газовых и жидких) компонентов. Такая модель процесса в столбе газа соответствует другим предельным значениям коэффициентов теплопроводности и диффузии, равным бесконечности. [c.154]

В принципе можно использовать и модель с промежуточным значением коэффициента теплопроводности (или диффузии) [6, 7]. Однако получающиеся в рамках этой модели уравнения слишком громоздки для использования в расчетах динамических характеристик ЖРД. С другой стороны, как показывают расчеты и эксперименты, в газовом тракте без зон с отрывом потока и обратными токами в диапазоне относительно невысоких частот (до 400 Гц) процесс близок к адиабатическому [6, 7]. [c.154]

К примеру, если газовый тракт однозонного газогенератора разбит на два участка, то его математическая модель включает четыре уравнения [c.169]

Для формирования математической модели газового тракта в матричной форме в виде уравнений шестиполюсников записываются и уравнения элементов с сосредоточенными параметрами. [c.203]

Остановимся на матричном способе формирования математической модели газового тракта в частотной области [6]. В результате расчетов получим акустические характеристики для одномерного неизотермического течения вязкого газа. В приведенных формулах в качестве переменной использовались вариации температуры. При адиабатическом течении удобнее использовать в качестве переменной вариацию энтропии. В гл. 3 акустические характеристики газового тракта с неизотермическим течением (т. е. с энтропийными волнами) описаны с помощью уравнений шестиполюсников (3.6.15) и (3.6.16), в качестве переменных в которые входят амплитуды вариации температуры, связанные с амплитудами вариаций энтропии, преобразованной зависимостью [c.235]

Модель парогенератора, составленная из частных моделей с сосредоточенными параметрами отдельных его элементов, в определенной мере учитывает реальную распределенность параметров по водопаровому и газовому трактам. По мере увеличения числа участков сосредоточения степень приближения такой модели парогенера- [c.73]

Для оценки несущей способности термо-нагруженных элементов конструкций во многих случаях является принципиальньпи учет совместности термического и механического воздействия. Для решения таких задач стенды оборудуют системами и установками для статического и циклического нагружения образцов, моделей и натурных деталей [63, 77]. Это рычажные, гидравлические и электродинамические испытательные машины и вибростенды. Требования к ним и условия испытаний практически не отличаются от рассмотренных. Определенная специфика должна учитываться при разработке и эксплуатации узлов сопряжения элементов газового тракта и крепления образца (детали) на машине, в частности, обеспечение надлежащей герметизации камер и исключение влияния на состояние образца тепловых перемещений всех узлов стенда. [c.333]

Процесс движения и теплоотдачи газов в паровом котле отличается большой сложностью, особенно в связи с наложением процесса горения и мощным проявлением излучения, и точное его моделирование невозможно. Поэтому разработана целая система приближенного люделировання, позволяющая выделять главные стороны аэродинамики и конвективного теплообмена и воспроизводить их поочередно в отдельных звеньях газового тракта котлов (локальное моделирование). Особенно интересным является применение юдeлиpoвaния на стадии проектирования новой конструкции. В этих случаях на моделях легко проверить и уточнить проектные предположения и внести в конструкцию исправления и улучшения еще до сооружения натурного устройства. [c.97]

Указанные возможности метода позволяют максимально приблизить отливки к готовой детали, а в ряде случаев получить литую деталь, дополнительная обработка которой перед сборкой не требуется. Вследствие этого резко снижаются трудоемкость и стоимость изготовления изделий, уменьшается расход металла и инструмента, экономятся энергетические ресурсы, сокращается потребность в рабочих высокой квалификации, в оборудовании, приспособлениях, производственных площадях. Применение литья по выплавляемым моделям открывает перед конструкторами возможности проектировать сложные тонкостенные конструкции, объединять различные детали в компактные цельнолитые узлы, уменьшая массу и габариты изделий, создавать детали (например, охлаждаемые лопатки со сложными лабиринтными полостями газового тракта), невыполнимые каким-либо другим методом обработки. Вследствда химической инертности и высокой огнеупорности оболочек форм, пригодных для нагрева до температур, превышающих температуру плавления заливаемого сплава, создается возможность эффективно использовать методы направленной кристаллизации, управлять процессом затвердевания для получения, например, герметичных прочных тонкостенных точных отливок, либо монокристаллических деталей с высокими эксплуатационными свойствами. [c.5]

Рассматривается линейная математическая модель реактивного двигателя как объекта управления по тяге. Для уменьшения отклонений тяги при постоянно действующих возмущениях в газовом тракте предлагается использовать линейный дифференцирующий фильтр, параметры которого выбираюгся оптимально (по минимаксному критерию при гармонических возмущениях и по критерию минимума дисперсии при статистических воздействиях). [c.325]

Введен новый раздел Устойчивость контуров ЖРД в области промежуточных частот , в котором описана динамика ЖРД в целом и дан анализ контурных колебаний, возникающих при неудачном выборе параметров его агрегатов. Возникновение этих колебаний во многом определяется наличием энтропийных волн в газовых трактах и крзпгильных колебаний вала турбонасосного агрегата (ТНА). С учетом замечаний к первому изданию во втором издании рассмотрены вопросы управления ЖРД с помощью ЭВМ, формирование математических моделей сложных разветвленных систем питания реактивных систем управления летательными аппаратами. Кроме частотных характеристик при анализе динамики ЖРД использованы характеристики переходных процессов. [c.4]

В связи с этим в подразделах, посвященных динамике гидравлических и газовых трактов, даны две математические модели тракта для низких частот—как системы с сосредото- [c.8]

При формировании математических моделей основных агрегатов ЖРД учитывались особенности процессов, влияющих на их статические и динамические характеристики. В частности, при описании проточных газовых трактов ЖРД (газогенератора, газовода, камеры сгорания) учитывались существенные отличия процессов, протекающих в них, от процессов, имеющих место в обычной емкости (рассматриваемой как типичный элемент в теории регулирования) образование газа из двух компонентов, процесс горения, формирование в зоне горения энтропийных (температурных) волн, распространяющихся вдоль тракта со скоростью газа. Энтропийные волны образуются в зоне горения из-за несимметричности динамических и статических характеристик трактов подачи двух компонентов, по-разному реагирующих на колебания давления в них. Различия в амплитудах и фазах колебаний расходов двух компонентов приводят к изменению соотношения этих расходов, которое вызывает колебания температуры продуктов сгорания и распространение по тракту энтропийных волн. [c.9]

Как уже отмечалось, ЖРД обладает широкой полосой пропускания частот, однако применительно к задачам анализа устойчивости системы регулирования представляет интерес относительно узкий диапазон частот—до 50 Гц. Для таких частот можно ограничиться самым простым вариантом математической модели, в которой все агрегаты (кроме газового тракта, в которрм обязательно нужно учитывать волны энтропии) рассматриваются как элементы с сосредоточенными [c.20]

Нецелесообразно специально формировать математические модели для каждого варианта ПГС ЖРД, тем более что все они состоят из набора типичных, повторяющихся в разных схемах элементов гидравлических трактов, газовых трактов (камер сгорания, газогенераторов, газоводов), ТНА, регуляторов (дросселей) и агрегатов автоматики. [c.22]

Порции газа с неизменной энтропией при перемещении вдоль тракта образуют энтропийные волны [28]. Эти волны иногда называют температурными волнами, но это название недостаточно строго, так как в адиабатическом течении при сохранении неизменной энтропии температура газа изменяется при изменении давления (адиабатическое сжатие или расширение). Волны энтропии (в отличие от акустических волн) распространяются со скоростью газа, причем характерное ремя их распространения на участке тракта это время пребывания газа на данном участке. Это же время является одновременно характерным временем участка газового тракта как емкости, т. е. как элемента с сосредоточенными параметрами. Характерное время распространения энтропийных волн и характерное время участка тракта как емкости совпадают. Это необходимо учитывать при формировании низкочастотной математической модели тракта для неизотермического движения газа. [c.155]

При формировании математических моделей ЖРД в уравнениях (3.2.16) и (3.2.17) или (3.2.18) и (3.2.19) для участков тракта газогенератора далее будут использованы вместо индекса у индексы гг у , где ]—номер участка в газовом тракте газогенератора (/=2, 3,. .., п, где п — число участков в тракте). Для тракта газовода вместо индекса у используем индекс газ А , где к — номер участка в газовом тракте газовода к = 2, 3, где т — число участков в тракте). Для первого [c.169]

Если оказывается допустимым не разбивать газовый тракт газогенератора или газовода на участки, так как в проточной части отсутствуют заметные местные сопротивления, то для каждого агрегата математическая модель максимально упрощается—каждый из них описывается двумя или тремя уравнениями. Газогенератор в этом случае описывается уравнениями [c.171]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...