Исследование по выбору адекватной конечно-элементной сетки. Решение задачи оптимизации было осуществлено с использованием приложения



страница1/15
Дата13.07.2016
Размер0.71 Mb.
ТипИсследование
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15
Аннотация

В данной работе рассматриваются основные типы и методы изготовления щелевых фильтроэлементов. Осуществлена разработка параметризованной модели щелевого фильтроэлемента в среде SolidWorks.


С целью проведения вычислительных экспериментов и получения результатов в среде инженерного анализа SolidWorks Simulation, было разработано программное приложение на платформе .NET на языке C#. Также проведено исследование по выбору адекватной конечно-элементной сетки. Решение задачи оптимизации было осуществлено с использованием приложения PREF-FILTER-SW. В качестве альтернативного средства решения задачи оптимизации была использована программная платформа ANSYS Workbench. Для решения задачи применялась технология метамоделирования, также были рассмотрены основные планы проведения эксперимента и основные методы построения метамоделей.

Оглавление


ГЛАВА 1. Постановка задачи 3

1.Введение в проблемную область 3

Обзор типов и методов изготовления щелевых фильтров 4

Типы щелевых фильтров. 4

Технологии изготовления щелевых фильтров 4

Постановка задачи 9

Выводы 14

ГЛАВА 2. Разработка моделей 15

1.Выбор среды моделирования и инженерного анализа 15

Разработка модели в среде SolidWorks 15

Создание модели в ANSYS Workbench 19

Параллельные возможности ANSYS APDL 22

Параметры решателя 22

Исследование ускорения 23

Технология метамоделирования 24

Планирование эксперимента 24

Central Composite Design (CCD) 24

Box-Behnken Design 26

Latin Hypercube Sampling Design (LHS) 27

Optimal Space-Filling Design (OSF) 27

Sparse Grid Initialization 29

Алгоритмы построения метамодели 29

Full 2nd-Order Polynomial 29

Kriging 30

Non-Parametric Regression 30

Neural Network 31

Sparse Grid 31

Постобработка метамодели 32

Оценка качества метамодели 32

Уточнение метамодели 34

Построение метамодели 34

ГЛАВА 3. Решение задачи оптимизации 36

1.Оптимизация с использованием приложения PREF-FILTER-SW 36

Метод решения задачи оптимизации 36

Решение задачи оптимизации. 38

Решение задачи оптимизации средствами ANSYS Workbench 40

ГЛАВА 4. Организационно-экономическая часть 43

1.Введение 43

Расчет продолжительности работ и временных затрат 43

Определение численности исполнителей 44

Календарный график выполнения проекта 45

Расчет материальных затрат 45

Расчет амортизационных отчислений 46

Расчет заработной платы 47

Расчет отчислений в социальные фонды 49

Прочие расходы 49

Определение цены разработки проекта 49

Выводы 50

ГЛАВА 5. Промышленная экология и безопасность 51

1.Введение 51

Анализ основных факторов воздействия среды на оператора ПК 51

Критерии проектирования освещения вычислительного центра 52

Общие положения организации рабочего места 52

Требования к ПЭВМ 53

Требования к микроклимату на рабочих местах ПЭВМ 56

Эргономичность 58

Обеспечение требований к размещению оборудования 58

Отделка помещений для работы с ПЭВМ 59

Обеспечение электробезопасности 59

Обеспечение пожаробезопасности 60

Обеспечение допустимого уровня шума 61

Охрана окружающей среды 61

Области применения исследуемых фильтров 61

Возможности регенерации фильтроэлементов 62

Изменение тонкости фильтрации 63

Выводы 64

Список литературы 66

Приложение 1. Графические материалы 69




ГЛАВА 1. Постановка задачи

  1. Введение в проблемную область


На сегодняшний день проблема очистки жидкостей актуальна для множества отраслей промышленности. Потребность в качественных фильтрующих элементах испытывает машиностроение, пищевая, химическая, медицинская промышленность, а также станции водоочистки и водоподготовки, нефтегазовая отрасль.

К фильтрам предъявляются следующие требования: обеспечение необходимой тонкости фильтрации, высокая удельная проницаемость, долговечность, стойкость к очищаемой среде, возможность регенерации и технологичность изготовления [1].



Тонкость фильтрации – возможность проницаемой перегородки фильтрующего элемента задерживать частицы определенного размера. Как правило, задают номинальную тонкость фильтрации, под которой понимается минимальный размер частиц, 90-95% которых задерживается фильтром. При этом размер загрязняющих частиц принимается по наибольшему размеру. Исключение составляют игольчатые частицы, у которых толщина не более 30 мкм, а длина превышает толщину в 10 и более раз.

Тонкость фильтрации определяется размерами живого сечения. Живое сечение – это сечение фильтрующего отверстия, перпендикулярное к направлению скорости движения жидкости. Процентное соотношение площади всех сквозных отверстий к общей площади поверхности фильтрующей перегородки называют коэффициентом живого сечения. Если же фильтрующий элемент способен изменять размер фильтрующих отверстий, то тонкость фильтрации определяется минимальным значением.



Удельная проницаемость фильтра – коэффициент проникновения фильтруемого вещества через материал без физического или химического воздействия на него. Для подбора фильтров для гидравлических систем используется расходно-перепадная характеристика, позволяющая определить перепад давления на фильтроэлементе при заданном расходе жидкости через него или выразить зависимость перепада давления от пропускной способности. Пропускная способность – это расход жидкости через фильтр, отнесенный к площади поверхности фильтрующей перегородки.

Долговечность фильтра и стабильность его характеристик достигается за счет прочностных значений фильтрующих элементов и также зависит от такой характеристики как грязеёмкость. В качестве показателя прочности используется максимальный перепад давления. Грязеёмкость – это масса загрязнений, которая может быть отфильтрована с начального момента времени и до возникновения максимального значения перепада давления на фильтроэлементе. Также пользуются понятием удельной грязеёмкости, представляющей собой грязеёмкость, отнесенную к площади поверхности фильтроэлемента.

Возможность регенерации является одной из важнейших характеристик фильтрующих систем, при этом восстановление работоспособности целесообразно проводить без осуществления разбора фильтра. Эффективность регенерации определяется как процентное отношение значения коэффициента сопротивления фильтроэмента после регенерации к его значению для незагрязненного фильтроэлемента. К наиболее эффективным методам регенерации относится метод промывки противотоком фильтрующей среды, который позволяет очистить фильтр без разборки и увеличить многократно ресурс фильтроэлемента.

Эффективность регенерации напрямую связана со скоростью промывочного потока. Для обеспечения восстановления фильтра скорость потока должна превышать 0.5 м/с, именно поэтому эффективно очищаются только фильтры с невысоким гидравлическим сопротивлением. Это объясняется обеспечением необходимого расхода через фильтр без превышения допустимого перепада давления на фильтроэлементе.





Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15


База данных защищена авторским правом ©uverenniy.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница