Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Кодомкин2сем4курс / МУН ЛР оптимизация проектных параметров ЭС.doc
Скачиваний:
43
Добавлен:
15.03.2016
Размер:
498.69 Кб
Скачать

3. Формирование серии расчетов

Использование специальной вставки для формирования итоговых таблиц на сетке исходных данных, обработка итоговых таблиц формирование параметрических зависимостей.

В Excel, кроме обычного режима копирования, можно применять копирование значений в режиме «Специальная вставка» (Правка → Специальная вставка). Выбор опции значений позволяет каждый выполненный расчет сохранить в новом блоке итоговой таблицы для последующего использования. Таким образом, расчет оптимальных вариантов распределения топлива по отдельным ступеням выполняется многократно с разными исходными значениями проектных параметров. Результаты расчетов копируются при помощи специальной вставки в итоговую таблицу, что позволяет представить в ней результатов для серии расчетов с изменяемыми значениями одного или нескольких исходных параметров. Значения исходных параметров так же копируются в итоговую таблицу, как и результаты расчетов. Последующая обработка итоговой таблицы с целью построения параметрических зависимостей выполняется по обычным правилам формирования точечных диаграмм.

По результатам выполненной работы студент представляет:

  • описание последовательности проводимых расчетов,

  • полученные в результате работы табличные и графические материалы о влиянии численных значений изменяемых проектных параметров на массу топлива отдельных ступеней и конечные скорости отдельных ступеней;

  • выводы о функциональных и параметрических зависимостях рассмотренных в работе параметрах.

Методика использования средства Excel«Поиск решения» представлена в методических указаниях по практической работе «Оптимизация проектных параметров».

Запускаем программу оптимизации с ограничением , .

Сформируем зависимости для дальности полета (конечная скорость) от свойств используемых материалов и топлив

Расчет выполняем расчеты оптимального варианта для каждой плотности топлива 1 ступени из следующего списка: 1200,1300,1400,1500,1600 кг/м3. Каждый вариант расчета сводим посредством специальной вставки в результирующую таблицу, вид которой представлен в табл.3.

Расчет выполняем расчеты оптимального варианта для каждой плотность конструкционного материла из следующего списка: 2500,3000,3500,4000,4500 кг/м3. Каждый вариант расчета сводим посредством специальной вставки в результирующую таблицу, вид которой представлен в табл.4.

По данным таблиц 3 и 4 формируются графические зависимости для скорости ЛА в точке бросания и массы топлива на отдельных ступенях при оптимальном распределении массы топлива по отдельным ступеням ЛА для различных значениях плотности топлива 1 ступени и плотности конструкционных материалов 1 ступени ЛА. На рис.1-4 представлены полученные зависимости.

В таблице 5 представлены варианты выполняемых студентом расчетов с соответствии с порядковым номером с списке студенческой групп.

Данные расчетов представляются в форме таблиц и графических зависимостей.

Таблица 1. Вид таблицы оптимизации массы топлива отдельных степеней ЛА

Название

Обозначение

Значение

Размерность

Масса топлива ступени 1

mт1

21924,68437

кг

Масса топлива ступени 2

mт2

10426,11662

кг

Масса топлива ступени 3

mт3

3181,712457

кг

Плотность топлива ступени 1

ρт1

1200

кг/м3

Плотность топлива ступени 2

ρт2

1300

кг/м3

Плотность топлива ступени 3

ρт3

1400

кг/м3

Удельный импульс ступени 1

Iуд1

2500

м/с

Удельный импульс ступени 2

Iуд2

2600

м/с

Удельный импульс ступени 3

Iуд3

2700

м/с

Плотность конструктивных материалов ступени 1

ρконсм1

2500

кг/м3

Плотность конструктивных материалов ступени 2

ρконсм2

2300

кг/м3

Плотность конструктивных материалов ступени 3

ρконсм3

2300

кг/м3

Объём ступени 1

V1

18,27057031

м3

Объём ступени 2

V2

8,020089704

м3

Объём ступени 3

V3

2,272651755

м3

Масса конструкции ступени 1

mконс1

2283,821289

кг

Масса конструкции ступени 2

mконс2

922,310316

кг

Масса конструкции ступени 3

mконс3

261,3549519

кг

Коэффициент α1

α1

0,05

Коэффициент α2

α2

0,05

Коэффициент α3

α3

0,05

Масса начальная ступени 1

mнач1

40000

кг

Масса начальная ступени 2

mнач2

15791,49434

кг

Масса начальная ступени 3

mнач3

4443,067409

кг

Масса конечная ступени 1

mкон1

18075,31563

кг

Масса конечная ступени 2

mкон2

5365,377725

кг

Масса конечная ступени 3

mкон3

1261,354952

кг

Масса полезной нагрузки

mпн

1000

кг

Начальная масса ЛА

mЛА

40000

кг

Приращение скорости ступени 1

ΔV1

1985,83056

м/с

Приращение скорости ступени 2

ΔV2

2806,712176

м/с

Приращение скорости ступени 3

ΔV3

3399,727934

м/с

Конечная скорость

Vкон

8192,27067

м/с

Таблица 2. Вид таблицы Excelдля оптимизации массы топлива отдельных степеням ЛАс отображение расчетных соотношений

Название

Обозначение

Значение

Размерность

Масса топлива ступени 1

mт1

21924,6843705496

кг

Масса топлива ступени 2

mт2

10426,116615661

кг

Масса топлива ступени 3

mт3

3181,71245731666

кг

Плотность топлива ступени 1

ρт1

1200

кг/м3

Плотность топлива ступени 2

ρт2

1300

кг/м3

Плотность топлива ступени 3

ρт3

1400

кг/м3

Удельный импульс ступени 1

Iуд1

2500

м/с

Удельный импульс ступени 2

Iуд2

2600

м/с

Удельный импульс ступени 3

Iуд3

2700

м/с

Плотность конструктивных материалов ступени 1

ρконсм1

2500

кг/м3

Плотность конструктивных материалов ступени 2

ρконсм2

2300

кг/м3

Плотность конструктивных материалов ступени 3

ρконсм3

2300

кг/м3

Объём ступени 1

V1

=mт1/ρт1

м3

Объём ступени 2

V2

=mт2/ρт2

м3

Объём ступени 3

V3

=mт3/ρт3

м3

Масса конструкции ступени 1

mконс1

=V_1*ρконсм1*α1

кг

Масса конструкции ступени 2

mконс2

=V_2*ρконсм2*α2

кг

Масса конструкции ступени 3

mконс3

=V_3*ρконсм3*α3

кг

Коэффициент α1

α1

0,05

 

Коэффициент α2

α2

0,05

 

Коэффициент α3

α3

0,05

 

Масса начальная ступени 1

mнач1

=mкон1+mт1

кг

Масса начальная ступени 2

mнач2

=mкон2+mт2

кг

Масса начальная ступени 3

mнач3

=mкон3+mт3

кг

Масса конечная ступени 1

mкон1

=mнач2+mконс1

кг

Масса конечная ступени 2

mкон2

=mнач3+mконс2

кг

Масса конечная ступени 3

mкон3

=mпн+mконс3

кг

Масса полезной нагрузки

mпн

1000

кг

Начальная масса ЛА

mЛА

40000

кг

Приращение скорости ступени 1

ΔV1

=Iуд1*LN(mнач1/mкон1)

м/с

Приращение скорости ступени 2

ΔV2

=Iуд2*LN(mнач2/mкон2)

м/с

Приращение скорости ступени 3

ΔV3

=Iуд3*LN(mнач3/mкон3)

м/с

Конечная скорость

Vкон

=ΔV1+ΔV2+ΔV3

м/с

.

Таблица 3.

Обозначение

Вариаты расчета ρт1=var

mт1

14456,83

15593,73

16612,39

17531,81

18366,39

mт2

16114,29

15196,36

14391,43

13678,29

13041,37

mт3

3966,873

3850,416

3745,576

3650,284

3563,129

ρт1

1200

1300

1400

1500

1600

ρт2

1300

1300

1300

1300

1300

ρт3

1400

1400

1400

1400

1400

Iуд1

2500

2500

2500

2500

2500

Iуд2

2600

2600

2600

2600

2600

Iуд3

2700

2700

2700

2700

2700

ρконсм1

4500

4500

4500

4500

4500

ρконсм2

2300

2300

2300

2300

2300

ρконсм3

2300

2300

2300

2300

2300

V1

12,04736

11,99518

11,86599

11,68787

11,47899

V2

12,39561

11,68951

11,07033

10,52176

10,03182

V3

2,833481

2,750297

2,675411

2,607346

2,545092

mконс1

2710,656

2698,915

2669,848

2629,772

2582,773

mконс2

1425,495

1344,293

1273,088

1210,002

1153,659

mконс3

325,8503

316,2841

307,6723

299,8448

292,6856

α1

0,05

0,05

0,05

0,05

0,05

α2

0,05

0,05

0,05

0,05

0,05

α3

0,05

0,05

0,05

0,05

0,05

mнач1

40000

40000

40000

40000

40000

mнач2

22832,51

21707,35

20717,77

19838,42

19050,84

mнач3

5292,723

5166,7

5053,248

4950,129

4855,815

mкон1

25543,17

24406,27

23387,61

22468,19

21633,61

mкон2

6718,219

6510,993

6326,336

6160,131

6009,474

mкон3

1325,85

1316,284

1307,672

1299,845

1292,686

mпн

1000

1000

1000

1000

1000

mЛА

40000

40000

40000

40000

40000

ΔV1

1121,274

1235,099

1341,682

1441,947

1536,578

ΔV2

3180,742

3130,813

3084,303

3040,758

2999,812

ΔV3

3737,553

3692,038

3649,813

3610,356

3573,329

Vкон

8039,569

8057,95

8075,798

8093,061

8109,719

Таблица 4.

Обозначение

Вариаты расчета ρконсм1=var

mт1

14456,87

16116,64

17898,58

19825,9

21924,68

mт2

16114,27

14781,08

13397,26

11949,87

10426,12

mт3

3966,855

3796,739

3612,094

3408,876

3181,712

ρт1

1200

1200

1200

1200

1200

ρт2

1300

1300

1300

1300

1300

ρт3

1400

1400

1400

1400

1400

Iуд1

2500

2500

2500

2500

2500

Iуд2

2600

2600

2600

2600

2600

Iуд3

2700

2700

2700

2700

2700

ρконсм1

4500

4000

3500

3000

2500

ρконсм2

2300

2300

2300

2300

2300

ρконсм3

2300

2300

2300

2300

2300

V1

12,0474

13,43054

14,91548

16,52159

18,27057

V2

12,39559

11,37006

10,30559

9,192204

8,02009

V3

2,833468

2,711956

2,580067

2,434911

2,272652

mконс1

2710,664

2686,107

2610,21

2478,238

2283,821

mконс2

1425,493

1307,557

1185,143

1057,103

922,3103

mконс3

325,8488

311,875

296,7077

280,0148

261,355

α1

0,05

0,05

0,05

0,05

0,05

α2

0,05

0,05

0,05

0,05

0,05

α3

0,05

0,05

0,05

0,05

0,05

mнач1

40000

40000

40000

40000

40000

mнач2

22832,46

21197,25

19491,21

17695,86

15791,49

mнач3

5292,703

5108,613

4908,802

4688,89

4443,067

mкон1

25543,13

23883,36

22101,42

20174,1

18075,32

mкон2

6718,196

6416,171

6093,944

5745,994

5365,378

mкон3

1325,849

1311,875

1296,708

1280,015

1261,355

mпн

1000

1000

1000

1000

1000

mЛА

40000

40000

40000

40000

40000

ΔV1

1121,278

1289,244

1483,094

1711,2

1985,831

ΔV2

3180,745

3107,13

3022,937

2924,552

2806,712

ΔV3

3737,546

3670,571

3594,244

3505,476

3399,728

Vкон

8039,569

8066,945

8100,275

8141,228

8192,271

Рис.1. Зависимость конечной скорости от средней плотности заряжания для 1-ой ступени

Рис.2. Зависимость конечной скорости от плотности конструктивных материалов 1-ой ступени

Рис.3. Зависимость оптимальных масс отдельных ступеней ЛА от средней плотности заряжания для 1-ой ступени

Рис.4. Зависимость оптимальных масс отдельных ступеней ЛА плотности конструктивных материалов 1-ой ступени

Таблица 5.Исходные данные для проведения расчетов

Масса, т

Удельный импульс топлива, м./с

Плотность топлива, кг/м3

Плотность конструкционных материалов, кг/м3

Коэффициент массового совершенства

Начальная

ПН

№ в списке группы

 

т

кг

ступень 1

ступень 2

ступень 3

ступень 1

ступень 2

ступень 3

ступень 1

ступень 2

ступень 3

ступень 1

ступень 2

ступень 3

1

20

500

2600

2600

2700

1200

1350

1400

2500

2300

2300

0,05

0,05

0,05

2

22,5

550

2700

2650

2750

1250

1400

1450

2550

2350

2350

0,05

0,05

0,05

3

25

600

2800

2700

2800

1300

1450

1500

2600

2300

2400

0,05

0,05

0,05

4

27,5

650

2900

2600

2850

1350

1500

1400

2500

2350

2450

0,05

0,05

0,05

5

30

700

3000

2650

2700

1400

1350

1450

2550

2300

2300

0,05

0,05

0,05

6

32,5

750

3100

2700

2750

1450

1400

1500

2600

2350

2350

0,05

0,05

0,05

7

35

800

3200

2600

2800

1500

1450

1400

2500

2300

2400

0,05

0,05

0,05

8

37,5

850

3300

2650

2850

1200

1500

1450

2550

2350

2450

0,05

0,05

0,05

9

40

900

2600

2700

2700

1250

1350

1500

2600

2300

2300

0,05

0,05

0,05

10

42,5

950

2700

2600

2750

1300

1400

1400

2500

2350

2350

0,05

0,05

0,05

11

45

1000

2800

2650

2800

1350

1450

1450

2550

2300

2400

0,05

0,05

0,05

12

47,5

1050

2900

2700

2850

1400

1500

1500

2600

2350

2450

0,05

0,05

0,05

13

50

1100

3000

2600

2700

1450

1350

1400

2500

2300

2300

0,05

0,05

0,05

14

52,5

1150

3100

2650

2750

1500

1400

1450

2550

2350

2350

0,05

0,05

0,05

15

55

1200

3200

2700

2800

1200

1450

1500

2600

2300

2400

0,05

0,05

0,05

16

57,5

1250

3300

2600

2850

1250

1500

1400

2500

2350

2450

0,05

0,05

0,05

17

60

1300

2600

2650

2700

1300

1350

1450

2550

2300

2300

0,05

0,05

0,05

18

62,5

1350

2700

2700

2750

1350

1400

1500

2600

2350

2350

0,05

0,05

0,05

19

65

1400

2800

2600

2800

1400

1450

1400

2500

2300

2400

0,05

0,05

0,05

20

67,5

1450

2900

2650

2850

1450

1500

1450

2550

2350

2450

0,05

0,05

0,05

21

70

1500

3000

2700

2700

1500

1350

1500

2600

2300

2300

0,05

0,05

0,05

22

72,5

1550

3100

2600

2750

1200

1400

1400

2500

2350

2350

0,05

0,05

0,05

23

75

1600

3200

2650

2800

1250

1450

1450

2550

2300

2400

0,05

0,05

0,05

24

77,5

1650

3300

2700

2850

1300

1500

1500

2600

2350

2450

0,05

0,05

0,05

25

80

1700

2600

2600

2900

1350

1550

1550

2650

2400

2500

0,05

0,05

0,05