CC BY
16
The article analyzes modern approaches to the organization of the educational process using interactive training for the quality training of military specialists and the assimilation of material.
Key words: interactive technologies, interactive training, terrain layout, educational process organization.
Levadny Yury Valerievich, employee, [email protected], Russia, St. Petersburg, A.F. Military Space Academy Mozhaysky
Telesh Vadim Anatolyevich, employee, [email protected], Russia, St. Petersburg, A.F. Military Space Academy Mozhaysky
Arkhipova Anastasia Andreyevna, employee, [email protected], Russia, St. Petersburg, A.F. Military Space Academy Mozhaysky
УДК 004.942; 697.92
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ПОТЕРЬ В РАЗЛИЧНЫХ УЧАСТКАХ ВЕНТИЛЯЦИИ
Е.В. Крапивина, Н.А. Куманеев, А.Г. Попов
В работе проводится расчет потерь в нескольких участках системы вентиляции при помощи математического моделирования процесса в программном комплексе ANSYS CFX. Определены максимальные и минимальные скорости потоков, их распределение.
Ключевые слова: вентиляция, потери, математическое моделирование, компьютерный расчет.
Современные вентиляционные системы представляют собой сложно разветвленную сеть воздуховодов, колен, вентиляторов, решеток, фильтров. Неминуемо воздух, проходящий по такой системе, будет иметь потери по скорости и массовому расходу, особенно в крупных промышленных, офисных зданиях, вследствие чего необходимо ставить дополнительные вентиляторы и иные системы, снижающие потери, однако это увеличит стоимость и сроки возведения системы вентиляции. Поэтому важным является уменьшение потерь в вентиляционной системе различными способами, не приводящими к усложнению этой системы и не значительно удорожающие ее. Одним из таких способов является использование колен с различной геометрической формой [1-3].
В данной статье будет рассмотрен процесс движения воздуха по П-образному участку вентиляции квадратного сечения шириной 400мм, в котором ветви имеют длину по 5м. Исследование проводилось на трех участках с разными радиусами закругления колен: 1 - квадратный с радиусом закругления R=0; 2 - закругленный Я=400мм; 3 - круглый Я=2300мм (по средней линии). Расчет проводился в программе ANSYS CFX на основе метода конечных элементов [4]. Процесс расчета заключается в следующем:
1. Строятся трехмерные модели потоков газа [5];
2. Модель разбивается на сетку конечных элементов;
3. Задаются основные параметры расчета (давление на выходе, скорость потока на входе, температура, модель турбулентности);
4. Непосредственно запускается моделирование с последующим анализом результатов.
Во всех расчетах, скорость потока воздуха, физико-химические и аэродинамические параметры которого взяты при нормальных условиях, составлял 8 м/с. Распределение скоростей в исследуемых участках вентиляции представлены на рис. 1, а усредненные полученные данные с расчетом потерь приведены в табл. 1.
По табл. 1 был составлен график (рис. 2), учитывающий скорости на входе и на выходе, а также получаемые потери скорости при прохождении газа по данным участкам вентиляционной системы.
По данному графику (рис. 2) видно, что потери уменьшаются с увеличением радиуса закругления колен. Также при анализе результатов моделирования, внимание уделялось величинам максимальной и минимальной скоростей по всему воздуховоду, которые представлены в табл. 2
На рис. 3 представлена диаграмма, построена по данным из табл. 2.
Системный анализ, управление и обработка информации
Рис. 1. Распределение скоростей в сечении на различных участках вентиляции: а - квадратный;
б - со скруглениями; в - круглый
б
а
в
Таблица 1
Расчет потерь на рассматриваемом участке вентиляции_
Форма Скорость на входе, м/с Средняя скорость на выходе, м/с Потери, %
Квадратный (Я=0) 8 7,717 3,5
Закругленный (Я=400мм) 8 7,82 3,2
Круглый (Я=2300 мм) 8 7,74 2,2
8,1 4
Квадратный Закругленный Круглый Скорость на входе, м/с Средняя, екороегь на выходе, м/с -Потери, %
Рис. 2. Сводный график скоростей и потерь
Таблица 2
Максимальные и минимальные скорости на рассматриваемом участке вентиляции
Форма Максимальная скорость, м/с Минимальная скорость, м/с
Квадратный (Я=0) 14 0,16
Закругленный (Я=400мм) 10,07 0,27
Круглый (Я=2300 мм) 9,75 4,01
Круглая Закругленная
9,75 | 10,07
Квадратная |
0 2 4 6 8 10 12 14 16 Скорость, м/с
Минимальная скорость, м/с ■ Максимальная скорость» м/с
Рис. 3. Диаграмма максимальных и минимальных скоростей
Таким образом, можно сделать вывод, о том, что наиболее оптимальной формой вентиляции, в рассматриваемом варианте, является круглая, т.к. в данном случае наблюдаются минимальные потери по скорости потока воздуха. Связано это с тем, что в круглом участке воздуховода площадь стенки меньше, чем в других случаях, а также длины векторов скоростей, их направления и распределение по всему объему исследуемого потока имеет более благоприятный характер.
Список литературы
1. Егиазаров А.Г. Изготовление и монтаж современной промышленной вентиляции. М.: Высшая школа; Издание 2-е, испр. и доп., 1983. 336 c.
2. Ливчак И.Ф. Вентиляция многоэтажных жилых зданий. М.: АВОК-ПРЕСС, 2005. 955 c.
3. Максимов Г. А. Движение воздуха при работе систем вентиляции и отопления. М.: ЁЁ Медиа, 1987. 532 c.
4. Чигарев А.В., Кравчук А.С., Смалюк А.Ф. ANSYS для инженеров: Справ. пособие. М.: Ма-шиностроение-1, 2004. 512 с.
5. Начертательная геометрия и инженерная графика. Задания и методические указания. / сост. С.А.Синицын. М.: РГОТУПС, 1999. 52 с.
Крапивина Екатерина Валерьевна, магистрант, mcgenrywer@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Куманеев Никита Александрович, магистрант, mcgenrywer@mail. ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Попов Алексей Геннадьевич, магистрант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
MATHEMATICAL MODELING AND CALCULATION OF LOSSES IN VARIOUS SECTIONS
OF VENTILATION
E.V. Krapivina, N.A. Kumaneev, A.G. Popov
In the work, loss calculation is carried out in several sections of the ventilation system using mathematical modeling of the process in the ANSYS CFX software package. The maximum and minimum flow rates and their distribution are determined.
Key words: ventilation, losses, mathematical modeling, computer calculation.
Krapivina Ekaterina Valerievna, undergraduate, mcgenrywer@mail. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Kumaneev Nikita Aleksandrovich, undergraduate, mcgenrywer@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Popov Alexey Gennadevich, undergraduate, mcgenrywer@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State
University УДК 711.4; 004.42
ДАЛЬНЕЙШЕЕ РАЗВИТИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ОПТИМИЗАЦИИ РАСЧЕТОВ В ФИЗИЧЕСКОЙ АРХИТЕКТУРЕ
О.С. Горчакова, О. А. Савкова, Е.Ю. Сорокина
В работе предложено дальнейшее развитие метода оптимизации расчетов некоторых параметров, используемых при проектном расчете городов и зданий. Представлен новый доработанный текст программы, включая усовершенствованный интерфейс пользователя и текст программы.
Ключевые слова: физическая архитектура, звуковая среда, градостроительство, архитектура, расчет, программное обеспечение.
В архитектуре, строительстве, при проектировании зданий, районов особое внимание уделяется некоторым типам расчетов, среди которых акустические, важность которых обуславливается комфортом проживания и пользования сооружением и районом. Поэтому расчеты звуковых характеристик необходимо проводить на этапе проектирования, а в этом поможет специализированное программное обеспечение.
