Использование методов обобщённого анализа для прогнозирования гидравлического сопротивления

1.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ
ОБОБЩЁННОГО АНАЛИЗА ДЛЯ
ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО
СОПРОТИВЛЕНИЯ
Презентацию подготовила
ст. НГТУ им. Р.Е. Алексеева
Ракова Д.И

2.

Тема исследования
Темой магистерской диссертации является использование методов обобщённого анализа для
прогнозирования гидравлического сопротивления.
Научный руководитель — Андреев Вячеслав Викторович

3.

Актуальность исследования
Гидравлическое сопротивление каналов, как правило, определяется экспериментально. Различия в построении
каналов, свойствах жидкостей, шероховатостях, диапазоне скоростей влияют на необходимость проводить испытания
для каждого контура, что обеспечивает высокую трудоёмкость и дороговизну.
Данные недостатки вызывают необходимость использовать иные методы для определения этой величины,
способные уменьшить количество испытаний. Одним из методов является обобщённый анализ, который позволяет
универсализировать исследования и получить наиболее рациональную форму представления результатов без ущерба
точности и детальности.
Эта методика позволяет избежать необходимости проводить лабораторные исследования при работе с каналами
простых форм, в которых сниженные требования к точности. Он подходит и для каналов более сложных форм, но
необходимо исследовать большее количество параметров. Для подобных каналов нельзя полностью
универсализировать исследования, но можно изучить данные, полученные при каких-то конкретных условиях
(близкие по величине диаметры каналов, вид теплоносителя и др.), и с помощью выявленных зависимостей
спрогнозировать значения.
Исследования гидравлического сопротивления проводятся до сих пор, во время поисков материалов для работы мне
удалось найти достаточно большое количество информации и исследований, связанных с этой темой, включая
экспериментальные данные проливок конкретных контуров, но данной темой именно в ключе обобщённого анализа
занимается наш университет. Исследование актуально, поскольку, как уже было сказано ранее, позволит облегчить
работу конструкторов при разработке оборудования с циркуляцией теплоносителя по сложным трактам при
нестационарных режимах течения теплоносителя.
Решение проблемы на данный момент заключается именно в обобщении имеющихся данных и проведении
собственных экспериментов с целью получения дополнительных на уже имеющихся контурах в лаборатории нашего
университета.

4.

Цель, объект, предмет и методы исследования.
Целью работы ставилась разработка универсальной для определённых характеристик
контура методики определения гидравлического сопротивления в гладких трубах на основе
обобщени
Для реализации заданной цели исследования требуются методы, позволяющие обобщить
результаты всех экспериментальных исследований в данной области и работать за их
пределами. Для решения задач диссертационного исследования используются методы
обобщённого анализа, системного анализа, математического моделирования, лабораторный
эксперимент.
Объектом исследования является гидравлическое сопротивление.
Предметом исследования являются характеристики гидравлического сопротивления,
зависимость от коэффициента Рейнольдса, оптимизация способов его нахождения.

5.

Научная и теоретическая новизна
Создание данной методики в целом обладает теоретической новизной, поскольку этот способ
ранее не использовался практически и находится в стадии разработки. Научная новизна
представлена в виде задачи вычисления важности методики для данной сферы, разработка
способов применения его на практике в реальных контурах.

6.

Достоверность научного исследования
На данном этапе, достоверность исследования может быть установлена только теоретическим
изучением зависимости и её проверка с помощью уже исследованных значений и формул.
Для помощи в этом предполагается использование таблиц и диаграмм уже исследованных
контуров.

7.

Апробация работы
На данный момент результаты исследования были представлены на
конференции «Будущее атомной энергетики», а так же опубликованы в
Научно-техническом вестнике Поволжья №10 2023 года.

8.

Личный вклад автора
Основные результаты получены автором лично под руководством профессора,
д.т.н. Андреева В.В.
На данный момент была собрана литература для работы с выбранной темой; был проделан
анализ кривых и обобщение условий экспериментов в виде таблицы.

9.

Содержание основных разделов
По примерному плану работы, диссертация будет состоять из введения, пяти глав, выводов, списка
использованных источников. Во введении будут описаны обоснована актуальность рассматриваемой
проблемы, изложена научная новизна, цели и задачи исследования, степень научной разработанности,
методы исследования, практическая и теоретическая значимость работы, основные положения,
выносимые на защиту. Первая глава будет посвящена обобщённому анализу, использованным в нём
методам, возможность применения его для изучения гидравлического анализа. Во второй главе будут
представлены все собранные экспериментальные данные, их анализ, полученные на их основе кривые
и обработка данных кривых. Также в эту главу будет включена сводная таблица условий экспериментов:
поскольку методика не позволяет создавать универсальную зависимость, она будет ограничена
определёнными характеристиками (видом теплоносителя, внутренний диаметр трубопровода,
температура теплоносителя и так далее). В третьей главе будут представлены приведённые значения
гидравлического сопротивления, коэффициента Рейнольдса и тангенс угла наклона участка кривой
гидравлического сопротивления в турбулентной области; построенная с их помощью трёхмерная
кривая, благодаря которой можно будет проводить теоретические исследования гидравлического
сопротивления. Четвёртая глава будет посвящена исследованиям достоверности данных, их
теоретической и экспериментальной проверке. В пятой главе будет описана возможность реализации
данного метода при работе с реальными контурами, его полезность, актуальность и выгодность. В
заключении будут подведены итоги работы.

10.

Основные результаты
• Получены и проанализированы первые 18 точек, данные для
которых приведены в таблице.
• Материал диссертации представлен в виде тезисов на
конференции и опубликован в нескольких сборниках.
• Проведены первые экспериментальные проливки, анализ
которых является работой в процессе и который проходит в
данный момент.

11.

Приложения

12.

Рис 4. 1, 2, 3 — различные кривые
гидравлического сопротивления,
спрямленные в логарифмических
системах координат, совместное
рассмотрение которых позволяет
получить обобщенную зависимость
гидравлического сопротивления
Рис 5. Предполагаемая модель обобщённой
зависимости гидравлического сопротивления

13.

Рис. 6. Кривые приведённых параметров.

14.

Таблица 1. Сводная таблица характеристик точек, используемых для кривых