Лабораторные работы ХТП / ЛР2
.docxФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева»
Кафедра информатики и компьютерного моделирования
Лабораторная работа №2, вариант №5
«Моделирование динамического режима 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,
,
,
,
,
,
,
ε
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)
;
(2)
;
(3)
;
(4)
;
(5)
;
(6)
;
(7)
;
(8*)
(8’)
(9*)
(9’)
(10)
;
(11)
;
(12)
;
(13)
;
IV. Информационная матрица системы уравнений математического описания гидравлической системы:
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
⊕ |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
⊕ |
|
|
|
|
|
|
9 |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
⊕ |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
⊕ |
|
|
|
|
|
|
10 |
5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
⊕ |
|
|
|
|
|
|
11 |
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
⊕ |
|
|
|
|
|
|
12 |
7 |
|
|
|
|
|
|
|
⊕ |
⊕ |
|
|
|
|
|
|
13 |
8* |
⊕ |
|
⊕ |
|
|
|
⊕ |
|
|
|
|
⊕ |
|
|
|
14 |
8’ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
9* |
|
⊕ |
|
⊕ |
⊕ |
⊕ |
⊕ |
|
|
|
|
|
|
⊕ |
|
15 |
9’ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
⊕ |
|
⊕ |
|
|
|
3 |
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
⊕ |
|
|
|
2 |
12 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
⊕ |
|
|
⊕ |
|
8 |
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
⊕ |
|
7 |
V. Блок-схема алгоритма решения системы уравнений математического описания гидравлической системы
VI. Компьютерная программа для расчета динамического режима движения жидкости в простой гидравлической системе (Matlab)
1. fpr.m
2. Gidr_din_ode.m
Режим нормальной работы
3. Режим поломки одного из вентилей ( )
4. Режим слива жидкости
Вывод: исследована гидравлическая система в нестационарном 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, построены графические зависимости высоты столбов жидкости закрытых емкостей от времени в различных режимах работы системы: нормальная работа, режим поломки одного из вентилей, режим слива.
В нормальном режиме первый резервуар наполняется быстрее второго, к тому же уровень жидкости во втором резервуаре значительно выше уровня во втором, что вполне закономерно, т.к. на слив из второго резервуара работает больше вентилей.
В режиме поломки одного из вентилей (вентиль №7 не пропускает) наблюдается падение уровня жидкости во втором резервуаре, т.к. на вход теперь работает только вентиль №2, вентиль №1, который связан со вторым резервуаром через вентиль №7, не снабжает резервуар жидкостью. К тому же на выход работает 3 вентиля, поэтому уровень воды во втором резервуаре снижается. Уровень жидкости во втором резервуаре растет, т.к. вся жидкость, поступающая через вентиль №1, идет только в первый резервуар.
В режиме слива жидкости работают только клапаны на выход, клапаны на вход перекрыты. Наблюдается резкое падение уровней жидкости в обоих резервуарах, причем быстрее (вплоть до нуля) жидкость сливается из второго резервуара из-за большего количества выходных клапанов.