Программный комплекс для гидравлических расчетов презентация

Возможности HydroSys
Возможности
Расчет гидросистем, образо-ванных последовательностью соединений отдельных участ-ков, т.е. линейных.
Расчет осевых и закрученных потоков.
Решение прямой задачи гидравлики, кроме того, может быть подготовлен для решения обратной и смешанных гидравлических задач, в том числе не-классического типа (например, оптими-зационных).
Введение.
HydroSys

Практическое применение. Ценность
Может эксплуатироваться инже-нером, имеющим минимальные навыки в работе на персональ-ном компьютере, при конструи-ровании или расчете линейных гидравлических систем, как для известных конструкций, так и для принципиально новых.
Практическая ценность
Практическое применение.
HydroSys

Принадлежность к информационным системам “открытого” типа и возможность постоянного расширения его функциональных возможностей без переделки существующих программных единиц. Новый участок в HydroSys образуется путем создания его расчетной схемы в простейшем текстовом редакторе.
Научная новизна
Введение.
HydroSys
Научная новизна

Качественная модель
Качественная модель.
Т, р,
Известными являются секундный массовый расход , температура Т и давление р рабочего тела (газ или жид-кость), а также все геометрические ха-рактеристики элементов.
Рассматривается гидросистема, образованная последова-тельно соединенными отдельными участками.
HydroSys

Качественная модель
Качественная модель.
Необходимо провести расчет падения давления в гидр-осистеме, как суммы падений давления на каждом из участков гидросистемы с учетом изменения физических свойств рабочего тела за счет изменения давления и зависимости коэффициентов сопротивления участков от режима течения.
Процесс течения принимается изотермическим, то есть температура на любом из участков гид-росистемы остается постоянной и равной темпе-ратуре на входе.
T = const
Физические свойства ρ - плотность, μ - вяз-кость текущей среды определяются заданными значениями температуры и давления. Текущая среда считается сжимаемой.
ρ = ρ (T, p)
μ = μ (T, p)
HydroSys

Математическая модель
В основе математической модели гидросистемы лежит принцип её декомпозиции на отдельные элементы - участки, для которых рассчи-тывается падения давления по заданным значениям плотности и ско-рости потока и определяемого экспериментально коэффициента сопро-тивления.
Δpi - потери давления на i -ом элементе или участке гидросистемы, N – количество участков. Величина падения давления на отдельном участке гидросистемы рассчитываются с помощью известной формулы сопротивления.
HydroSys
Математическая модель.

Математическая модель
ξ isum - суммарный коэффициент гидравлического сопротивления i - го участка гидросистемы, определяемый экспериментально и зави-сящий от числа Рейнольдса и геометрических параметров элемен-та;
ρ – плотность текущей среды на i -м участке гидросистемы, опреде-ляемая давлением в потоке и его температурой;
wi – средняя скорость течения на i – м участке.
ξ isum = ξ isum(Re,а)
HydroSys
Математическая модель.

Число Рейнольдса является основным динамическим параметром по-тока рабочего тела, характеризует режим течения, выражая собой отно-шение инерциальных сил к силам вязкости
где DH – гидравлический диаметр; υ – кинематический коэффициент вязкости.
В частном случае можно полагать, что течение изотермическое, и все Ti = T0 , где T0 – температура на входе. Скорость потока рабочего тела мо-жет быть вычислена по заданной величине секундного массового расхо-да
F – площадь поперечного сечения.
HydroSys
Математическая модель.
Математическая модель

Коэффициент гидравлического сопротивления представляется в ви-де суммы коэффициента сопротивления трения ξ fr и коэффициента местных гидравлических сопротивлений ξ loc
где
Здесь λ - коэффициент сопротивления движению жидкости в участке гидросистеме вследствие трения. Определяемые экспериментально коэффициенты сопротивления приводятся в справочной литературе.
HydroSys
Математическая модель.
Математическая модель

Методика расчета гидросистем
Методика расчета гидросистем.
Предлагаемая методика позволяет рассчитывать ли-нейные гидросистемы. При этом любая из них рассматривается как гидравлическая сеть с некоторым числом разнообразных фасонных частей, различных препятствий в виде дроссельных и иных видов устройств.
В основе методики расчета гидросистем лежит принцип их декомпозиции на отдельные элементы – участки. Расчет паде-ния давления в гидросистеме сводится к последовательности расчетов падения давления на каждом отдельном участке, пос-ле чего полученные значения потерь давления суммируются.
HydroSys

Методика расчета гидросистем. Начальные данные
В связи с задачами, поставленными при проектировании, наиболее часто приходится решать прямую задачу гидравли-ки, для которой исходными данными являются:
Вид рабочего тела;
Его агрегатное состояние (жидкость или газ);
Давление в рабочем теле на входе в гидросистему, Р0;
Температура рабочего тела на входе, Т0;
Массовый расход рабочего тела на входе, ;
Геометрические размеры всех участков гидросистемы.
Последовательность расчета каждого участка гидросистемы, при условии, что исходные данные известны, состоит в следую-щих вычислениях
Методика расчета гидросистем.
HydroSys

Методика расчета гидросистем. Последовательность расчета
Плотность ρ рабочего тела и вязкость μ определяются по таблицам по заданным значениям Pi и Т
Площадь F и периметр Π сечения участка, ортогонального направлению потока, вычисляются по соответствующим геометрическим формулам
Определение гидравли-ческого диаметра участка
Скорость рабочего тела вычисля-ется согласно условию постоянства массового расхода
Последовательность расчета
1.
2.
3.
4.
Методика расчета гидросистем.
HydroSys

Методика расчета гидросистем. Последовательность расчета
Определение числа Рейнольдса
Определение коэффициента гидрав-лического сопротивления ξsum как суммы коэффициента местного сопро-тивления и коэффициента сопротив-ления трения производится с помощью справочника.
Завершение расчета участка гидросистемы: определение перепада давле-ния в элементе
7.
6.
5.
Вычислить давление на выходе из этого участка и провести расчет физических параметров текущей среды при новых значениях давления – плотности, коэффициентов динамической и кинематической вязкости.
8.
Методика расчета гидросистем.
HydroSys

Создание и расчет изделия.
Создание и расчет изделия.
HydroSys
В качестве примера работы с программным комплексом построим и рассчитаем центробежную крупнорасходную соосно-струйную форсунку с закруткой потока на входе.
Чертеж форсунки
Схематическое изображение форсунки

Создание и расчет изделия. Запуск программы: Окно Навигатор
Апробация работы.
HydroSys
ш
Список изделий и их состав
Список групп элементов и их состав
База данных тепло-физических св-в и коэффициентов
Информация о выделенном объекте
Создание и расчет изделия.

Создание и расчет изделия. Окно Список изделий
HydroSys
Создание и расчет изделия.

Создание и расчет изделия. Окно Список изделий
HydroSys
Создать Новое изделие
Удалить
Список изделий и их состав
Наполнение/
Редактирование изделия
Создание и расчет изделия.

Создание и расчет изделия. Создание нового изделия
HydroSys
Шаг 1. Нажать кнопку “Новое”. В появившейся строке вместо “***” ввести название.
Создание и расчет изделия.

Создание и расчет изделия. Окно Элементы
HydroSys
Шаг 2. Нажать кнопку “Список”. Откроется окно с существующими в HYDROSYS участками.
Перечень участков, распределенных по группам
Создание и расчет изделия.

Создание и расчет изделия. Наполнение участками.
HydroSys
Шаг 3. Наполнение участками: повторить пп. 1-2 столько раз, сколько участков в изделии.
Редактировать Состав участка
Удалить участок
Сохранить состав изделия
Редактировать схему расчета участка
Создание и расчет изделия.

Создание и расчет изделия. Подготовка к расчету
HydroSys
Шаг 4. Подготовка к расчету.
Создание и расчет изделия.

Создание и расчет изделия. Окно Расчет
HydroSys
Каждому участку изделия соответствует своя вкладка
Вкладка “Начало” соответствует решаемой задаче
Создание и расчет изделия.

Создание и расчет изделия. Подготовка к расчету: задание исходных данных
HydroSys
Ввести геометрические параметры участка
Шаг 5. Подготовка к расчету: задание исходных данных каждого участка.
Создание и расчет изделия.

Создание и расчет изделия. Выбор способа расчета
HydroSys
Шаг 6. Выбор способа расчета.
Создание и расчет изделия.

Создание и расчет изделия. Численные результаты расчета
HydroSys
Создание и расчет изделия.

Создание и расчет изделия. Графики
HydroSys
Шаг 7. Результаты расчета.
Скорость
Давление
Перепад давления
Создание и расчет изделия.

Создание и расчет изделия. Протокол
HydroSys
Шаг 7. Результаты расчета (протокол).
Создание и расчет изделия.

База данных
HydroSys
Базы данных.
HYDROSYS обладает базой данных (БД) теплофизических свойств и различных коэффициентов (в т.ч. коэффициентов сопротивления). БД представляет собой совокупность файлов с расширениями DBR для плотности , DBM для вязкости и DBC для коэффициентов. Размещаются они в папках Density/, Viscosity/ и Coefficients/ корневого каталога пакета соответственно.
Работа с файлами БД включает в себя не только использование при расчете, но и возможность их создания и редактирования силами пользователя.
Создавать файлы БД можно 2-мя способами:
Создание файла непосредственно в пакете.
Предварительное создание по определенным правилам текстового файла с последующим преобразованием его в файл БД
Выше сказанное относится и к редактированию БД.

База данных. Плотность
HydroSys
Базы данных.
Название файла БД
Рабочее тело, для которого был создан файл БД
Кол-во парамет-ров, которые необходимы для определения плотности (в данном случае)
Редактировать
Создать новый

База данных. Просмотр/Редактирование файла базы данных
HydroSys
Базы данных.
Диапазон изменения температуры
Диапазон изменения давления

База данных. Создание нового файла
HydroSys
Базы данных.
Указать рабочее тело
Число параметров
Название параметра
Кол-во значений параметра

База данных. Создание нового файла
Ввести в ячейки необходимые значения
HydroSys
Базы данных.

База данных. Текстовый файл
HydroSys
Базы данных.
Как уже было сказано выше, создать файл БД можно, преобразовав его из особого текстового файла. Расширение такого файла - TBR для плотности , TBM для вязкости и TBC для коэффициентов. Располагаются они в тех же папках, что и соответствующие файлы БД. Создается текстовый файл в простейшем текстовом редакторе – Блокнот – с соответствующим расширением. Создадим файл для плотности метана.

База данных. Создание текстового файла
HydroSys
Базы данных.
В следующих строчках идет описание па-раметров, при-чем кол-во строчек=числу параметров

База данных. Конвертирование текстового файла в файл БД.
HydroSys
Базы данных.

Создание участка
HydroSys
Итак, каждое изделие, создаваемое в HYDROSYS, состоит из последовательности участков. Рассмотрим на примере методику создания самих участков. Сконструируем входной участок с расширением на основе справочника Идельчика.
Создание участка.

Создание участка. Окно Группы элементов
HydroSys
Создание участка.

Создание участка. Окно Группы элементов
HydroSys
Создание участка.
Заголовок
Создать Новую группу
Новый участок
Сохранить
Удалить группу
Редактировать /Создать геометрию участка
Удалить участок
Расчетная схема
Задача, для решения которой готовится участок

Создание участка. Создание/выбор группы
HydroSys
Создание участка.
Шаг 1. Выбор группы.
Участок создается в одной из сущест-вующих групп или в новой, специально созданной для него, группе.
В первом случае маркером выделить нужную группу.
Во втором - нажать кнопку “Новая”. В появившейся строке вместо “***” ввести название новой группы.

Создание участка. Окно создания геометрии
HydroSys
Создание участка.
Добавить примитив
Удалить примитив
Сохранить

Создание участка. Создание геометрии
HydroSys
Создание участка.
Ввести название участка
Шаг 2. Создание геометрии.
1
3. Выбрать примитив
4. Нажать добавить. При этом появится:
Строка с названием нового элемента участка
Геометрические параметры элемента (под названием)
Соответствующим образом изменится эскиз
1. Определить тип примитива
2. Найти нужную группу

Создание участка. Создание геометрии
Создание участка.
HydroSys
Заголовок
Шаг 2. Создание геометрии.
2
3. Выбрать примитив
4. Нажать добавить Появится строка с названием нового элемента участка
1. Определить тип примитива
2. Найти нужную группу

Создание участка. Создание геометрии
Создание участка.
HydroSys
Заголовок
Заголовок
Шаг 2. Создание геометрии.
3. Выбрать примитив
4. Нажать добавить Появится строка с названием нового элемента участка
1. Определить тип примитива
2. Найти нужную группу
3

Создание участка. Создание геометрии
Создание участка.
HydroSys
Заголовок
Заголовок
Заголовок
Шаг 2. Создание геометрии.
3. Выбрать примитив
4. Нажать добавить Появится строка с названием нового элемента участка
1. Определить тип примитива
2. Найти нужную группу
4

Создание участка. Завершение создания геометрии
Создание участка.
HydroSys
Нажать “Сохранить” и выйти
Эскиз полученного участка
Шаг 2. Создание геометрии.

Создание участка. Расчетная схема
Создание участка.
HydroSys
Шаг 3. Создание расчетной схемы участка.

Создание участка. Что такое расчетная схема
Определение плотности ρ и вязкости μ рабочего тела по температуре и давлению
Определение Площади F и периметра Π сечения участка
Скорость рабочего тела
Что это такое?
2.
4.
HydroSys
Расчетная схема – некая, последовательность формул, алгоритм, в результате выполнения которого находится искомая величина задачи (напр., для Прямой задачи – это перепад давления). Для решения прямой задачи в последовательность расчета, составляющую расчетную схему, как правило, должны входить следующие основные компоненты:
Шаг 3. Создание расчетной схемы участка.
Определение гидравлического диаметра участка
3.
Методика расчета гидросистем. Последовательность расчета
Определение числа Рейнольдса
Определение коэффициента гидравлического сопротив-ления ξsum
Завершение расчета участка гидросистемы: определение перепада давления в элементе
7.
6.
5.
Создание участка.

HydroSys
Создание участка.
Создание участка. Подготовка к созданию расчетной схемы
Заголовок
Шаг 3. Создание расчетной схемы участка.
Выбрать задачу
Нажать
“Схема расчета”

Создание участка. Окно создания расчетной схемы
HydroSys
Создание участка.

Создание участка. Окно создания расчетной схемы
HydroSys
Создание участка.
Добавить строку в конце
Добавить строку после выделенной строки
Удалить строку
Сохранить схему
Тип ввода показывает каким образом будет определяться очеред-ная переменная:
ввод
формула
таблица
график
Список единиц измерения в системе СИ
Поддерживаемые в HYDROSYS, стандарт-ные функции
(Sin, Cos, Abs и др.)

Создание участка. Добавление формулы в расчетную схему
HydroSys
Создание участка.
2. Создать новую строку
1. Определить тип ввода
3. Ввести обозначение переменной
4. Ввести единицы измерения (вруч-ную или выбрать из списка)
5. Ввести требуемую точность расчета
6. Название переменной
7. Ввести формулу для расчета переменной, ис-пользуя стандартные функции

Создание участка. Добавление таблицы в расчетную схему
HydroSys
Создание участка.
Коэффициент сопротивления трения определяется из таблицы
2. Нажать “Таблицы” и выбрать необходимый файл базы данных. Его название (в данном слу-чае Тр_круг_сеч.dbc) поя-вится в строке формулы. Рядом в скобка указыва-ется параметр, по которо-му в таблице определяет-ся переменная.
1. В типе ввода выбрать Таблица

Создание участка. Завершение создания расчетной схемы
HydroSys
Создание участка.
Плотность и вязкость
Площадь
Скорость
Число Рейнольдса
Гидравлич. сопротивл.
Перепад давления
Давление на выходе
Общий перепад давления
Данные на выходе
Нажать “Сохранить” и закрыть окно

Справочная система
HydroSys
Справочная система.

Заключение
Заключение.
HydroSys
Простота эксплуатации
Возможность расширения функциональных возможностей
Стандартные окна
Простота создания различных гидросистем
Простота расчета
Создание новых участков
Создание новых файлов базы данных
HydroSys