Разработка проблемно-ориентированных математических моделей процессов в индукционных системах нагрева и вибровозбуждения дисков турбоагрегатов. Исследование электромагнитных и тепловых полей, гармонических деформаций и напряжений в индукционных системах.
Аннотация к работе
Разработка индукционных систем для вибрационных и термоциклических испытаний дисков турбоагрегатовРабота выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Самарском государственном техническом университете на кафедре «Электроснабжение промышленных предприятий» Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Базаров Александр Александрович Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Лившиц Михаил Юрьевич кандидат технических наук Сорокин Алексей Григорьевич Защита состоится "7" декабря 2010 г. в 1200 часов на заседании диссертационного совета Д 212.217.04 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Самарский государственный технический университет" (САМГТУ) по адресу: г. С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке САМГТУ, а с авторефератом диссертации на официальном сайте: http://postgrad.samgtu.ruДиссертация посвящена разработке и исследованию индукционных систем для вибрационных и термоциклических испытаний дисков турбоагрегатов на специальном стенде. Решение этой проблемы может быть достигнуто за счет использования индукторов, создающих усилия во вращающемся диске с необходимой частотой и амплитудой. Компактность таких индукторов позволяет совместить две системы - систему термоциклирования и систему вибровозбуждения. Моделирование процессов теплопередачи при индукционном нагреве осложняется тем, что фрагменты конструкции имеют сложную геометрическую форму и различные электрофизические свойства, а также необходимостью учета таких факторов, как изменение свойств материалов при нагреве - удельного сопротивления, теплопроводности, магнитной проницаемости. Решение практически важной задачи разработки адекватных моделей сложных электромагнитных, тепловых и упругодеформационных процессов в дисках, позволит осуществить оптимизацию конструкции индукционных систем и режимов работы.Решение этих задач достигается в ходе совместного поиска оптимальной конструкции индукционной системы и параметров алгоритма управления. Выбор оптимального варианта должен осуществляться с учетом множества факторов: минимальная активная и реактивная мощность индуктора, минимальные гармонические искажения кривой усилий и возникающих в диске напряжений, электромагнитная совместимость с существующими источниками питания, потери в железе магнитопровода на гистерезис и от вихревых токов. Однако в случае сложных связаных моделей - термоупругих, электродинамических и других, когда резко возрастает время расчета, и имеется множество влияющих друг на друга параметров, необходимо применение более гибких алгоритмов оптимизации, позволяющих корректировать некоторые задачи в ходе процесса. Вторая глава посвящена разработке и исследованию математической модели, адекватно представляющей электромагнитные и тепловые явления, упругодеформационные процессы в сложной системе «индуктор - диск». Исследование процессов вибраций сводится к определению собственных частот дисков, определению характера и параметров, необходимых для создания колебаний нужных форм воздействий (частота, усилие, площадь воздействия) для формирования необходимых напряжений и деформаций, решению нестационарной задачи для поверочного анализа найденных форм воздействия.Разработан алгоритм поиска простанственно-временного управлениия индукционным нагревом дисков для термоциклических испытаний, отличающийся итерационным последовательным решением задач синтеза управления распределением температур и оптимального проектирования индукционной системы. Разработан алгоритм проектирования индукционной системы для вибрационных испытаний дисков на базе последовательного решения задач определения собственных частот колебаний, определения параметров внешнего воздействия на нестационарной модели упругой деформации и задачи оптимального проектирования индуктора.
План
Краткое содержание работыОсновное содержание диссертации опубликовано в работах
В изданиях по списку ВАК: 1. Латыпов Р.Р. Расчет индукторов для систем индукционного нагрева дисков и формирования механических колебаний в процессе испытаний [Текст] / А.А. Базаров, А.И. Данилушкин, Р.Р. Латыпов // Электротехника. - 2008. - №8. - С. 34-38.
2. Латыпов Р.Р. Особенности систем электроснабжения на специальных испытательных стендах [Текст] / А.А. Базаров, Р.Р. Латыпов // Известия ВУЗОВ «Электромеханика». -2007. -Спец. выпуск. - С.79-80.
В прочих изданиях: 4. Латыпов Р.Р. Автоматизация системы индукционного нагрева дисков турбоагрегатов на испытательных стендах. [Текст] / А.А. Базаров, Р.Р. Латыпов // В сб.: Электротехнологии, электропривод и электрооборудование предприятий. Сборник научных трудов II Всероссийской научно-технической конференции. Т.2. - Уфа: УГНТУ, 2009. - С. 208-211. ISBN 978-5-7831-0867-9.
5. Латыпов Р.Р. Идентификация процессов индукционного нагрева как объектов с распределенными параметрами [Текст] / А.А. Базаров, Р.Р. Латыпов // В сб.: Математическое моделирование и краевые задачи. Тр. шестой Всерос. науч. конф. с междунар. участием. Ч. 2. - Самара: РИО САМГТУ, 2009. - С. 13 - 15. ISBN 978-5-7964-1255-8.
6. Латыпов Р.Р. Индукционная система для вибрационных испытаний дисков турбомашин [Текст] / А.А. Базаров, Р.Р. Латыпов // В сб.: ЕФЕКТИВНІСТЬ ТА ЯКИСТЬ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ПРОМИСЛОВИХ ПІДПРИЄМСТВ. VI МІЖНАРОДНА НАУКОВО-ТЕХНІЧНА КОНФЕРЕНЦІЯ. 21-23 травня 2008 р., Маріуполь, Украіна. с. 374-376.
7. Латыпов Р.Р. Индукторы для формирования колебаний дисков в процессе испытаний [Текст] / Базаров А.А., Латыпов Р.Р., Семенов С.И. // В сб.: Труды XII Междунар. конференции ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ, ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И КОМПОНЕНТЫ. - Крым, Алушта, 2008. - С. 336.
8. Латыпов Р.Р. Идентификация процессов индукционного нагрева как объектов с распределенными параметрами [Текст] / А.А. Базаров, Р.Р. Латыпов // В сб.: Математическое моделирование и краевые задачи: Труды V Всерос. науч. конф. Ч.2. - Самара САМГТУ 2008, С. 11-13.
9. Латыпов Р.Р. Индукционная система для формирования колебаний дисков в процессе испытаний [Текст] / А.А. Базаров, Р.Р. Латыпов // В сб.: Состояние и перспективы развития электротехнологии. Тезисы докладов Междунар. научно-технич. конф. (XV Бенардосовские чтения). Т. 1. - Иваново: ИГЭУ, 2009. - С. 10. ISBN 978-5-89482-568-7.
10. Латыпов Р.Р. Управление индукционным нагревом дисков для циклического термонагружения [Текст] / А.А. Базаров, Р.Р. Латыпов // В сб.: Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Тез. докл. 15 Междунар. научн. техн. конф. студентов и аспирантов. Т. 2. - М.: МЭИ, 2009. - С. 158-159.
11. Латыпов Р.Р. Проектирование конструкции и синтез системы управления индукционных нагревателей для специализированных стендов [Текст] / А.А. Базаров, Р.Р. Латыпов // В сб. Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехнологии. Сборник трудов Международной научно-технической конференции. - Тольятти: ТГУ, 2009. - С. 18-22.
12. Латыпов Р.Р. Индукционные системы для нагрева дисков и формирования механических колебаний в процессе испытаний [Текст] / А.А. Базаров, Р.Р. Латыпов // В сб. Успехи современной электротехнологии. Труды Международной научно-технической конференции. СГТУ, Саратов, 2009 г. - С. 140-144.
13. Латыпов Р.Р. Снижение энергозатрат при индукционном нагреве дисков турбоагрегатов на испытательном стенде [Текст] / А.А. Базаров, Р.Р. Латыпов // В сб. Повышение эффективности электрического хозяйства потребителей в условиях ресурсных ограничений. Материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Т. 2. - М.: Технетика, 2009. - С. 126-127.
14. Латыпов Р.Р. Разработка системы управления нагревом в процессе термоциклических испытаний дисков турбоагрегатов [Текст] / А.А. Базаров, Р.Р. Латыпов // В сб.: Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов. Труды Всерос. научно-техн. конф. студ., магистр. и асп. - Тольятти: ТГУ, 2007. - С. 50-51. ISBN 978-5-8259-0364-4.
15. Латыпов Р.Р. Особенности систем электроснабжения специальных испытательных стендов [Текст] / А.А. Базаров, Р.Р. Латыпов // В сб. Всероссийская научно-техническая конференция студентов, магистрантов и аспирантов Кибернетика электротехнических систем. - Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2007. - С. 126-127.
16. Латыпов Р.Р. Комплексное решение задачи снижения энергозатрат при индукционном нагреве дисков турбоагрегатов [Текст] / Р.Р. Латыпов, С.В. Степанов // В сб.: Энергоэффективность и энергобезопасность производственных процессов. Труды Междунар. научно-техн. конф. студ., магистр. и асп. - Тольятти: ТГУ, 2009. - С. 92-93. ISBN 978-5-8259-0499-3.
17. Латыпов Р.Р. Разработка индукционной системы для создания колебаний в процессе вибрационных испытаний дисков турбоагрегатов [Текст] / Р.Р. Латыпов, А.А. Базаров // В сб.: Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Тез. докл. 14 Междунар. научн. техн. конф. студентов и аспирантов. Т. 2. - М.: МЭИ, 2008. - С. 15-16. ISBN 978-5-383-00219-3.
18. Латыпов Р.Р. Разработка системы индукционного нагрева для подогрева технологических узлов [Текст] / Р.Р. Латыпов, С.В. Степанов, И.О. Щепин, А.А. Базаров // В сб.: Радиоэлектроника, электротехника и энергетика. Тез. докл. 16 Междунар. научн. техн. конф. студентов и аспирантов. Т. 2. - М.: МЭИ, 2010. - С. 176. ISBN 978-5-383-00489-0.
19. Латыпов Р.Р. Система управления индукционным нагревом дисков для циклического термонагружения [Текст] / Р.Р. Латыпов, А.А. Базаров // В сб.: Наука. Технологии. Инновации. Материалы Всерос. науч. конф. Ч. 3. - Новосибирск: НГТУ, 2008. - С. 16- 18.
20. Латыпов Р.Р. Численное моделирование нестационарного теплообмена в процессе термоциклических испытаний дисков турбоагрегатов [Текст] / Р.Р. Латыпов, А.А. Базаров // В сб.: Наука. Технологии. Инновации. Материалы Всерос. науч. конф. Ч. 3. - Новосибирск: НГТУ, 2007. - С. 118- 119.
21. Латыпов Р.Р. Расчет индукторов для виброиспытаний дисков турбоагрегатов [Текст] / Р.Р. Латыпов, С.В. Степанов, А.А. Базаров // В сб.: Наука. Технологии. Инновации. Материалы Всерос. науч. конф. Ч. 3. - Новосибирск: НГТУ, 2009. - С. 222-223.