Лабораторные работы ХТП / ЛР 1
.docxФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева»
Кафедра информатики и компьютерного моделирования
Лабораторная работа №1, вариант №4
«Моделирование стационарного движения жидкости в простой гидравлической системе»
Выполнил студент группы :
Преподаватель:
Новикова Д.К.
Москва 2022
I. Изображение схемы гидравлической системы с заданными направлениями движения жидкости и обозначениями:
Дано:
,
,
,
,
,
;
,
,
,
,
,
,
;
,
,
g, ρ,
Найти:
,
Уравнения для расчетов:
уравнение Бернулли
;
закон Паскаля
;
II. Допущения:
во всех трубах протекает однофазный поток жидкости, температура которого одинакова на всех участках;
все трубы располагаются на одном уровне; в системе нет рециклических (обратных) потоков, или рециклов; не учитываются местные сопротивления и перепады давлений в трубах, т. е. рассматриваются, так называемые короткие трубопроводы;
системы включают только клапаны (вентили) с постоянными, не изменяющимися коэффициентами пропускной способности и закрытые емкости (аккумуляторы), давление газа в которых подчиняется идеальным законам;
газ в емкости - идеальный;
цилиндрическая форма закрытой емкости с площадью поперечного сечения
и геометрической высотой
;одинаковое давление газа в емкостях, не заполненных жидкостью.
III. Система уравнений математического описания варианта гидравлической системы:
1) Уравнения движения жидкости через клапана:
(1)
;
(2)
;
(3)
;
(4)
;
(5)
;
(6)
;
(7)
;
(8)
;
(9)
;
2) Уравнения для расчета давления жидкости на дне ёмкости:
(10)
;
(12)
;
3) Уравнения для расчета давления газа в закрытой ёмкости:
(11)
;
(13)
;
IV. Информационная матрица системы уравнений математического описания гидравлической системы:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
⊕ |
|
|
|
|
|
3 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
⊕ |
|
|
|
|
8 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
⊕ |
|
|
|
|
|
4 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
⊕ |
|
|
|
|
|
5 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
⊕ |
|
|
|
|
9 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
⊕ |
|
|
|
|
10 |
7 |
|
|
|
|
|
|
⊕ |
⊕ |
|
|
|
|
|
7 |
8 |
⊕ |
|
⊕ |
⊕ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
9 |
|
⊕ |
|
|
⊕ |
⊕ |
⊕ |
|
|
|
|
|
|
11 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
⊕ |
|
⊕ |
|
2 |
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
⊕ |
|
|
|
|
12, 13 |
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12, 13 |
V. Блок-схема алгоритма решения системы уравнений математического описания гидравлической системы
Для проверки
VI. Компьютерная программа для расчета стационарного режима гидравлической системы (Matlab)
1. Gidrstat.m
2. func.m
VII. Расчетные исследования гидравлической системы
1. Analiz1.m
А) Исследование зависимости наполнения
емкостей в ответ на увеличение одного
из входных давлений (
).
Б) Исследование зависимости расхода
жидкости (
)
в ответ на увеличение одного из входных
давлений (
.
В) Исследование зависимости изменения
внутреннего давления газа и жидкости
(
от
увеличения одного из входных давлений
.
2. Analiz2.m
А) Исследование зависимости наполнения
емкостей в ответ на уменьшение пропускной
способности одного из клапанов (
(
).
Б) Исследование зависимости расхода жидкости ( ) в ответ на уменьшение пропускной способности одного из клапанов ( .
В) Исследование зависимости изменения внутреннего давления газа и жидкости ( от пропускной способности одного из клапанов ( .
Вывод: исследована гидравлическая
система в статическом режиме, составлена
система уравнений математического
описания гидравлической системы,
построена информационная матрица и
моделирующий алгоритм. С помощью
программы MatLab рассчитаны
высоты столбов жидкости в закрытых
емкостях
построена
графическая зависимость высоты столба
жидкости закрытой емкости от входного
давления, с помощью которой можно сделать
вывод о том, что увеличение входного
давления
приводит к увеличению высоты столба
жидкости (за счет увеличения давления
жидкости в резервуарах). Исследованы
зависимости расхода жидкости (
)
в ответ на увеличение одного из входных
давлений (
.
Расходы, жидкостей, протекающих через
вентили №1, 3, 4, 5 и 6 увеличиваются с
ростом входного давления
за счет роста напора жидкости, расход
жидкости, протекающей через вентиль
№2, уменьшается, а жидкость, протекающая
через вентиль №7, изменяет направление
движения. Исследованы зависимости
изменения внутреннего давления газа и
жидкости (
от
увеличения одного из входных давлений
:
внутренние давления жидкости и газа в
резервуарах возрастают с ростом входного
давления, что вполне закономерно.
Также были исследованы зависимости
некоторых параметров от изменения
пропускающей способности одного из
клапанов (
.
Исследованы зависимости наполнения
емкостей в ответ на уменьшение пропускной
способности одного из клапанов (
(
):
при закрытом вентиле наблюдается
наибольшее заполнение резервуаров, с
увеличением пропускающей способности,
наполняемость резервуаров снижается,
вплоть до нуля (в случае второго
резервуара). Исследованы зависимости
расхода жидкости (
)
в ответ на уменьшение пропускной
способности одного из клапанов
.
Исследованы зависимости изменения внутреннего давления газа и жидкости ( от пропускной способности одного из клапанов ( . С ростом пропускающей способности внутренние давления жидкостей и газов в резервуарах резко уменьшаются а затем приближаются к постоянным значениям (вплоть до нуля у давлений столбов жидкостей).