Прикладні програмні засоби для реалізації адаптивних алгоритмів розрахунку процесів теплопередачі в системах охолодження на теплових трубах - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наукРобота виконана на кафедрі автоматизації проектування енергетичних процесів та систем Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» Міністерства освіти і науки України Науковий керівник: доктор технічних наук, професор Лукяненко Святослав Олексійович, Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут» МОН України, завідувач кафедри автоматизації проектування енергетичних процесів та систем Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Лавріщева Катерина Михайлівна, Інститут програмних систем НАН України, завідувач відділу програмної інженерії кандидат технічних наук, старший науковий співробітник Чемерис Олександр Анатолійович, Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Захист відбудеться «14» грудня 2010 р. о _14_ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 26.185.02 Інституту проблем моделювання в енергетиці ім.Протягом останніх десятиріч для охолодження теплонавантаженого електронного обладнання із зменшеними масогабаритними параметрами все частіше використовуються теплові труби. Аналіз сучасних середовищ розрахунку процесів теплопередачі показує, що засобів ефективного розрахунку процесів теплопередачі у заснованих на теплових трубах системах охолодження недостатньо. Існує також декілька зразків програмних засобів, що засновані на більш детальних моделях, але у більшості випадків ці програмні засоби мали суто дослідницькі цілі і використовувались для аналізу розроблених моделей або дослідження впливу певних процесів на загальну теплопередачу; проектування, розрахунок та оптимізація систем охолодження за їх допомогою неможлива, зокрема через неможливість ефективної компютерної реалізації детальних моделей. Розвязання цієї задачі надасть можливість здійснювати проектування та оптимізацію складних систем охолодження на теплових трубах, таких як конструкції зі стільниковими панелями у бортових відсіках космічних кораблів. Створення структури пакету компютерних програм для компютерного аналізу процесів теплопередачі в системах охолодження на теплових трубах на основі розроблених адаптивних алгоритмів із використанням технології обєктно-орієнтованого програмування, яка передбачає можливості сумісного використання з іншими програмами, використання довільних обчислювальних платформ.На основі існуючої двовимірної нестаціонарної моделі температурного поля теплової труби сформовано математичні описи температурного поля контурної теплової труби та теплової труби з теплопровідними ребрами, що забезпечило опис тривимірних процесів теплопередачі у вигляді системи двовимірних нестаціонарних рівнянь теплопровідності, які дозволяють здійснювати ефективну алгоритмічну і програмну реалізацію як для однопроцесорних, так і багатопроцесорних компютерних систем. Отримане рівняння для циліндричного корпусу теплової труби має вигляд: , (1) де - температура корпусу теплової труби; - температура ребра теплової труби; - температура теплоносія; - коефіцієнт теплопровідності, густина та теплоємність матеріалу; - зовнішній та внутрішній радіуси корпусу теплової труби; - коефіцієнт тепловіддачі всередині теплової труби; - коефіцієнт теплопередачі між стінкою корпусу та ребром теплової труби. Рівняння для теплопровідного ребра теплової труби має вигляд: , (4) де - температура ребра; - товщина ребра теплової труби; - температура зовнішнього середовища. Рівняння одної обшивки панелі, яке є ефективним для компютерного чисельного розвязання, має наступний вигляд: , , , (6) де - температура обшивки панелі; - температурний опір між трубою та обшивкою; - товщина обшивки; , , - густина, питома теплоємність та коефіцієнт теплопровідності матеріалу обшивки; , - усереднені густина та питома теплоємність заповнювача; , , - усереднені коефіцієнти теплопровідності стільникового заповнювача у відповідних напрямках; - тепловий потік; - коефіцієнт випромінювання та стала випромінювання; - температура іншої обшивки. Якщо віднести доданок, який визначає відносно незначний теплообмін випромінюванням у рівнянні (6), до функції та розглянути варіант корпусу теплової труби зі сталим радіусом () рівняння (1), то в загальному випадку рівняння теплопровідності (1), (4) та (6) можна записати у вигляді: (7) де , , , - деякі коефіцієнти; - функція, що визначає теплообмін обєкта з зовнішнім середовищем та іншими обєктами.У дисертації наведено нове вирішення наукової задачі створення та реалізації алгоритмічних та структурних основ побудови програмних засобів для розрахунку та аналізу процесів в системах охолодження на теплових трубах на основі сформованих математичних моделей.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ