Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Тепловые двигатели

Диссертационная работа:

Никандрова Марина Викторовна. Разработка метода сокращения механизмов реакций и анализ чувствительности для моделирования процессов горения в энергоустановках : диссертация ... кандидата технических наук : 05.07.05 Казань, 2007 125 с., Библиогр.: с. 116-125 РГБ ОД, 61:07-5/4570

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 3

1. Обзор литературы и постановка задачи исследования 6

1.1. Актуальность проблемы моделирования процессов горения 6

1.2. Уравнения формальной химической кинетики и методы их решения 11

1.3. Методы анализа чувствительности 18

1.4. Методы сокращения механизмов реакций 23

1.5. Постановка задачи 34

2. Разработка метода сокращения механизма реакций и анализ чувствительности 36

2.1. Модель реактора идеального смешения и метод решения 36

2.2. Алгоритм определения коэффициентов чувствительности 44

2.3. Метод "зацепления" для сокращения механизма реакций 48

3. Программное обеспечение и формирование полного механизма реакций 59

3.1. Описание программного комплекса 59

3.2. Апробация модели реактора и метода определения коэффициентов чувствительности 65

3.3. Формирование полного механизма реакций для реагирующей среды "H + 0 + S + (N)" 70

4. Генерация и исследование сокращенных механизмов для реагирующей cpeflbi"H + 0 + S + (N)" 76

4.1. Анализ чувствительности для полного механизма реакций 76

4.2. Формирование и исследование LS - механизмов 88

4.3. Формирование GS - механизмов для реагирующей смеси "H2S + воздух" 91

4.4. Апробация GS - механизма на задаче о фронте пламени 101

4.5. Анализ чувствительности для сокращенного механизма 104

Заключение 113

Литература 116  

Введение к работе:

Актуальность темы исследования. Уменьшение загрязнения атмосферного воздуха токсичными веществами, выделяемыми промышленными предприятиями, автомобильным транспортом и т.д. является одной из важнейших проблем на сегодняшний день. Кроме того, актуальной является проблема повышение экономичности двигателей (ДВС, ВРД и т.д.) и энергетических установок. Чтобы отвечать предъявляемым требованиям по экономичности и экологичности, необходимо оптимизировать процессы горения в высокотемпературных агрегатах. Желательно это осуществлять на стадии проектирования, путем математического моделирования этих процессов. Такой подход является оптимальным не только с точки зрения быстроты получения результатов, но и с финансовой стороны. Описание процессов горения, протекающих в таких установках затрагивает кинетику химических реакций, а следовательно предполагает работу с большими и сложными реакционными механизмами, включающими сотни реакций и десятки веществ. Моделирование, а также анализ таких механизмов является весьма сложной проблемой, которая влечет за собой ряд других задач, таких как развитие методов по сокращению механизмов, анализ чувствительности характеристик реагирующих систем относительно констант скоростей химических реакций и т.д. Решению этих вопросов посвящено множество публикаций в нашей стране и за рубежом. В настоящее время предложен ряд методов сокращения сложных механизмов реакций. Эти методы используют двухэтапную схему:

– сокращение полного механизма до “скелетного” (S – механизма). Этот этап наиболее трудоемкий и не имеет четкого алгоритма;

– формирование R – механизма из S – механизма. Этот этап не является сложным и хорошо алгоритмизирован.

Были также созданы различные технологии анализа чувствительности. Но они используют численное, а не аналитическое определение коэффициентов чувствительности, что приводит к значительному объему расчетов и обуславливает ненадежность получения результатов, особенно для инвариантных относительно веществ и реакций программных комплексов. Поэтому является актуальным продолжение разработок в этих направлениях. Особое значение придается внедрению таких разработок в программные оболочки, отвечающие не только простоте и удобству использования, но и современным тенденциям в компьютерных технологиях. Исследованию данных вопросов и посвящена диссертация.

Целью настоящей работы является развитие математического и программного обеспечения химически неравновесных процессов в части создания метода сокращения сложных реакционных механизмов и “технологии” анализа чувствительности.

Задачи исследования:

  1. На базе одного из существующих подходов разработать метод сокращения сложных механизмов реакций для этапа формирования S – механизма.

  2. Развить аналитический метод расчета коэффициентов чувствительности характеристик реагирующей среды по отношению к константам скоростей.

  3. Внедрить созданные методы в инвариантное программное обеспечение расчета химически неравновесных процессов и провести апробацию этих методов.

  4. Выполнить численные исследования по формированию сокращенного механизма и определению коэффициентов чувствительности для среды: “S + O + H + (N)” в некоторой области изменения параметров реагирующей системы.

Научную новизну работы составляют:

метод “зацепления” для сокращения сложных механизмов реакций в заданной области изменения параметров реагирующей системы;

аналитический метод расчета коэффициентов чувствительности характеристик реагирующей среды (состава и температуры) по отношению к константам скоростей;

инвариантные программы расчета химически неравновесных процессов в реакторе идеального смешения с аналитическим вычислением коэффициентов чувствительности и с генерацией сокращенного S – механизма;

сформированные сокращенные механизмы и результаты анализа чувствительности для реагирующей среды “H + О + S +(N)”.

Практическая ценность работы состоит в том, что создано математическое и программное обеспечение позволяющее:

для реагирующих сред со сложным реакционным механизмом генерировать сокращенные механизмы (с различной степенью точности) в интересующей пользователя области изменения параметров, для последующего их внедрения в модели процессов горения в двигателях и энергоустановках;

определять влияние погрешностей в константах скоростей реакций на характеристики химически неравновесных систем.

Автор выносит на защиту:

метод “зацепления” для сокращения сложных механизмов реакций в заданной области изменения параметров реагирующей системы;

аналитический метод расчета коэффициентов чувствительности характеристик реагирующей среды по отношению к константам скоростей;

инвариантные программы расчета химически неравновесных процессов в реакторе идеального смешения с аналитическим вычислением коэффициентов чувствительности (RISNEW) и с генерацией сокращенного S – механизма (RISTV);

полный механизм химических реакций для системы “H + О + S +(N)”;

сформированные сокращенные механизмы и результаты анализа чувствительности для реагирующей среды “H + О + S +(N)”.

Апробация результатов работы: основные материалы диссертации публиковались в журнале «Физико-химическая кинетика в газовой динамике», трудах 11-го Бразильского конгресса по термическим наукам и инженерии – “ENCIT-2006”, докладывались и обсуждались на всероссийской молодежной научной конференции “VIII Королевские чтения” (Самара, 2005 г.), VI Международной конференции по неравновесным процессам в соплах и струях (Санкт-Петербург, 2006 г.), Международной молодежной научной конференции “XIV Туполевские чтения” (Казань, 2006 г.), 11-ом Бразильском конгрессе по термическим наукам и инженерии – “ENCIT-2006” (Бразилия, Куритиба, 2006 г.), 5-ой Международной конференции «Авиация и космонавтика-2006» (Москва, 2006 г.). По теме диссертации опубликовано 7 работ, в том числе 3 статьи, 4 тезисов докладов на конференциях.

Личный вклад автора. Автор непосредственно выполнял все представленные в работе расчеты, участвовал: в обработке, анализе и обобщении полученных результатов; разработке технологии аналитического определения коэффициентов чувствительности; создании метода “зацепления” для сокращения механизмов реакций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников. Общий объем рукописи составляет 125 страниц машинописного текста, в том числе 21 таблицу, 39 рисунков. Библиография включает 101 название.

Подобные работы
Абдуллин Айрат Лесталевич
Моделирование процессов горения и управление экологическими и энергетическими характеристиками тепловых двигателей и энергоустановок
Богданов Сергей Александрович
Разработка эффективных звукопоглощающих конструкций для снижения шума газотурбинных двигателей и энергоустановок
Варсегов Владислав Львович
Исследование и разработка модульных фронтовых устройств со струйно-механическими стабилизаторами пламени применительно к укороченным прямоточным камерам сгорания газотурбинных двигателей и энергоустановок
Ершов Юрий Борисович
Исследование образования хлорсодержащих компонентов топочных газов и разработка методов снижения высокотемпературной коррозии поверхностей нагрева котлов при сжигании "соленых" углей.
Эсмаилзаде Эбрахим
Разработка методов организации рабочего процесса топливной системы дизеля при использовании в качестве топлива диметилового эфира
Хайртдинов Ильдар Нурисламович
Разработка методов и динамической математической модели для исследования дизелей при неустановившихся нагрузках
Махмоуд Мохамед Эль-Гхобаши Эль-Хагар
Разработка методов управления рабочим процессом двигателя с самовоспламенением гомогенного заряда
Карлос Сесар Мунарес Тапиа
Разработка методов и средств безразборного раскоксовывания распылителей форсунок автобусных дизелей в условиях г. Лимы, Перу
Макаревский Андрей Сергеевич
Разработка методов расчета сажеобразования и снижение дымности отработавших газов при набросе нагрузки дизеля
Руссинковский Виталий Сергеевич
Разработка метода расчета вибрации и структурного шума корпусных деталей автомобильных дизелей

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net