Научная статья на тему 'Повышение точности контроля параметров теплового режима групповой системы обогрева военной автомобильной техники в условиях низких температур'

Повышение точности контроля параметров теплового режима групповой системы обогрева военной автомобильной техники в условиях низких температур Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
95
17
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ТЕПЛООБМЕН / HEAT EXCHANGE / КОНВЕКЦИЯ / CONVECTION / КОНТРОЛЬ / CONTROL / НАГРЕВ СПИРАЛИ / SPIRAL HEATING / НЕСТАЦИОНАРНЫЙ ТЕПЛООБМЕН / ТЕМПЕРАТУРНОЕ ПОЛЕ / TEMPERATURE FIELD / МОДЕЛИРОВАНИЕ / MODELING / NON-STATIONARV HEAT EXCHANGE

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Хвостов Анатолий Анатольевич, Ряжских Виктор Иванович, Синюков Виктор Васильевич, Журавлев Алексей Александрович

Получены зависимости, позволяющие повысить точность контроля теплового режима параметров открытой спирали нагревательного элемента групповой системы обогрева двигателей автомобильной техники в условиях низких температур. Математическая модель нагрева дополнена зависимостью сопротивления нагревательного элемента от температуры, что позволило оценить погрешность расчёта в установившемся режиме и в динамике.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Хвостов Анатолий Анатольевич, Ряжских Виктор Иванович, Синюков Виктор Васильевич, Журавлев Алексей Александрович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

IMPROVI NG THE ACCURACY OF CONTROL PARAMETERS THE THERMAL REGIME OF GROUP HEATING SYSTEM MILITARY VEHICLES IN TERMS OF LOW TEMPERATURE

Dependences allowing to increase the accuracy of control of thermal regime of parameters of open spiral of heating element of group svstem of heating of engines of automobile engineering in the conditions of low temperatures are received in work. The mathematical model of heating is supplemented bv the dependence of the resistance of the heating element on temperature, which allowed to estimate the calculation error in steadv state and dv-namics.

Текст научной работы на тему «Повышение точности контроля параметров теплового режима групповой системы обогрева военной автомобильной техники в условиях низких температур»

Гончаров Владимир Михайлович, адъюнкт, vlatlimir-xoncharov.1986amail.ru, Россия, Балашиха, Военная академия РВСН им. Петра Великого

METHOD OF INFORMATION PROCESSING IN THE COMPLEX SYSTEM OF GROUND NA VIGATION OF A SPECIAL VEHICLE

V. Y. Lupanchuk, V.M. Goncharov

The article considers a software way of processing navigation information received from the complex structure of the ground navigation of a special vehicle. The optimal estimation of navigation information is obtained by applying the method offinding the most reliable value of an unevenly measured value. This method allows you to generate weight coefficients of measurements, which depend on the mean square error of each measuring sensor.

Key words: vehicle, ground navigation system, navigation information, optimal evaluation of information.

Lupanchuk Vladimir Yurievich, candidate of technical sciences, lecturer, [email protected], Russia, Balashikha, Military Academy of the Strategic Missile Forces named after. Peter the Great,

Goncharov Vladimir Mikhailovich, postgraduate, vladimir-

goncharov. 1986at maii. ru, Russia, Balashikha, Military Academy of the Strategic Missile Forces named after. Peter the Great

УДК 534.6

ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ГРУППОВОЙ СИСТЕМЫ ОБОГРЕВА ВОЕННОЙ АВТОМОБИЛЬНОЙ ТЕХНИКИ В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ

ТЕМПЕРАТУР

А. А. Хвостов, В.И. Ряжских, В.В. Синюков, А. А. Журавлев

Получены зависимости, позволяющие повысить точность контроля теплового режима параметров открытой спирали нагревательного элемента групповой системы обогрева двигателей автомобильной техники в условиях низких температур. Математическая модель нагрева дополнена зависимостью сопротивления нагревательного элемента от температуры, что позволило оценить погрешность расчёта в установившемся режиме и в динамике.

Ключевые слова: теплообмен, конвекция, контроль, нагрев спирали, нестационарный теплообмен, температурное поле, моделирование.

Военная автомобильная техника, являясь средством подвижности и маневренности войск, решающим образом влияет на поддержание их постоянной готовности в любых условиях обстановки. Значительная часть территории Российской Федерации находится в зоне со сложными

114

климатическими условиями. Наиболее суровыми для эксплуатации военной автомобильной техники являются зоны с очень холодным климатом (районы Якутии, Магадана, Забайкалья) и холодным климатом (Тува, Алтай, Карелия, Коми, Забайкалье, Сибирь). Эти районы характеризуются длительным зимним периодом (150 - 300 дней) и низким значением средней температуры (253...243 К; -20...-30 °С) в это время года [1]. Низкие температуры оказывают существенное влияние на показатели готовности автомобильной техники к эксплуатации: физические свойства смазочных материалов, горючего и охлаждающей жидкости; тепловое состояние узлов и агрегатов; электрические характеристики аккумуляторных батарей. Командиры всех степеней изыскивают эффективные мероприятия по поддержанию постоянной готовности автомобильной техники в зимних условиях.

Одним из путей сокращения времени подготовки к эксплуатации автомобильной техники, хранящейся зимой на открытых стоянках, является применение электронагревательных элементов из твердых проводников с открытой и закрытой спиралью. Нагревательные элементы закрытого типа являются индивидуальными и используются для нагрева охлаждающей жидкости и масла. В результате нагрева жидкости в системе охлаждения возникает термосифонная циркуляция и тепло распределяется по массе двигателя.

Перспективным направлением является использование нагревательных элементов с открытой спиралью с целью поддержания заданных параметров температуры воздуха для обогрева масляной и охлаждающей систем автомобильных двигателей групповым методом [2].

Определение геометрии и режима работы системы группового обогрева военной автомобильной техники с использованием нагревательных элементов открытого типа требует тщательного расчета и осуществляется, как правило, без учёта влияния температуры нагревательного элемента на его сопротивление с использованием значения номинального сопротивления при некоторой «рабочей» температуре [3]. При обогреве больших объёмов воздуха использованием конвективного отвода тепла от проводника или в случае незначительных отклонений температуры включения от рабочей, влиянием температуры можно пренебречь. Однако в случае нагрева сравнительно небольших объёмов (как в данном случае) влияние температуры проводника на его сопротивление будет существенным и приведет к росту погрешности расчётов. В этом случае при расчётах и проектировании нагревательных элементов с открытой спиралью для системы группового обогрева двигателей военной автомобильной техники, хранящейся на открытой стоянке в зимних условиях, а также при оценке их динамических характеристик необходимо использовать модель нагрева, учитывающую зависимость сопротивления проводника от температуры.

Рассмотрим нагревательный элемент с открытой спиралью как однородный проводник, по которому протекает электрический ток [4]. Количество теплоты, которое выделяется в проводнике за счет прохождения электрического тока, расходуется на нагрев проводника и отведение с поверхности конвекцией (излучением при этом пренебрегаем):

12 Яёг = Осё (Т - Т0) + а¥ (Т - Т0 )ёг, (1)

где I - сила тока, проходящего по проводнику, А; Я - сопротивление проводника, Ом; О - масса проводника, кг; с - удельная теплоемкость материала проводника, Дж/(кг К); а- коэффициент теплоотдачи, Вт/(м К); ^ -площадь поверхности теплообмена проводника, м2; Т - температура проводника, °С; Т0 - начальная температура проводника (равна температуре воздуха, окружающего проводник), °С; г - время, с.

Разделим правую и левую части (1) на ёг и запишем относительно неизвестного (Т - Т0):

(Т - Т0) aF

ёг

Т (0) = То.

+ ^(Т - То ) =

12 Я

Ос

Ос

(2)

Полученное дифференциальное уравнение описывает нагрев проводника при постоянном сопротивлении без учета температурной поправки. Введём дополнительно зависимость сопротивления от температуры [5]:

Я = Яо (1 + а* (Т - То)), (3)

*

где Я0 - сопротивление проводника при температуре Т0 , Ом; а - температурный коэффициент сопротивления, К-1.

Тогда перепишем уравнение (2) в следующем виде:

ё(Т - Т0) + (Т - Т ) = 12Яр (1 + а* (Т - Тр))

ёг

Т (0)=Т0

Ос

Решение (4) запишем так [6]:

Т (г ) = Т0 +

12 Я0

"2;

1 - е

Ос

2 * Л aF -12 Я0а

Ос

(4)

(5)

aF -1 Я0а

*

При а = 0 (5) сводится к зависимости с постоянным сопротивле-

нием:

Т (г ) = Т0 +

12 Я

а^

aF ^ г

1 - е Ос

(6)

В установившемся режиме оценим температуру проводника как lim T(t) для (5)

t

Туст = lim T (t ) = T0 +

12 Ro

L уст ~ lim T vs~ T0 ' 2 *

t aF -12 R0a

(7)

и lim T (t) для (6)

t

Tycm = lim T(t ) = To +

12 Ro

L уст lim T \4 T 0 ^

t aF

(8)

Для оценки средней погрешности расчёта температуры спирали без учета температурной зависимости сопротивления проводника от температуры рассчитаем среднюю температуру спирали за время нагрева т без учета температурной поправки:

~ 1 х T (t) = 11

L 0

aF

а также с ее учетом:

T0 +

12 R

aF ^ --t

1 - e Gc

12 RGc

dt = T0 +

12 R 1

aF --t

1 - e Gc

aF t

22 aF

(9)

1 x

T (t) = 1 J t0

Tn +

12 R0

2

aF -1 R0a

1 - e

2 * Л aF -1 R0a

Gc 1

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

dt

12RGc

T +

12 R0

1 - e

2 * Л aF - R0a

Gc 1

2 * laF -1 R0a

aF -12R0a* t (( Значения в установившемся режиме оценим как lim T (t) для (9):

(10)

T уст = lim T (t) = T0 +

что соответствует (8), и lim T(t) для (10):

12 Rr

(11)

Tym = lim T (t) = T0 +

12 Rr

0 ' о *

aF -12 R a

(12)

что соответствует (7).

*

1

Полученные формулы (5) - (12) позволяют вывести зависимости для оценок абсолютной погрешности за время нагрева т:

DT (t) = T (t)- T(t) = -

12 R

aF -12 Roa

i

1 - e

9 * Л aF-I R0a

Gc 1

12 R

aF

v

aF ^ -x

1 - e Gc

(13)

средней абсолютной погрешности за время нагрева t:

DT (t)

( 2 12 R

12 Ro

aF aF -12R0a

+

12 RGc

t

aF -12R0a 1 - e Gc

aF

t --1

1 - e Gc

2 * aF -1 Roa

22 aF

(14)

а также абсолютной и относительной погрешности в установившемся режиме:

еабс =

limDT (t)

12 R

12 R

12 Ro

aF aF -12Roa

(15)

12 Ro

aF aF -12Roa

-отн

T

•1oo.

(16)

уст

По формулам (13) - (16) можно оценить возможную погрешность при расчёте, проектировании или оценке статических и динамических характеристик систем управления нагревательными элементами с открытой спиралью.

Коэффициент теплоотдачи а, входящий в уравнения динамики нагрева (5) и (6), может быть определен по критерию Нуссельта

а' ^сп (17)

Nu =

l

сп

где ёсп - диаметр спирали, м; Лсп - коэффициент теплопроводности материала спирали, Вт/(мК).

Критерий Нуссельта, в свою очередь, связан с критериями Рей-нольдса Re, Грасгофа Gr и Прандтля Pr [7, 8]:

*

*

Яе =

^в ' ^сп ' Р

тв

(18)

3

где Фв - скорость движения воздуха, м/с; рв - плотность воздуха, кг/м ; /ив - динамическая вязкость воздуха, Па-с;

Ог

тв

(19)

где Д - коэффициент температурного расширения воздуха, 1/К; М - тем пературный напор между поверхностью спирали и воздухом, °С;

тв св

Рг =

1 в

(20)

где св - удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг-м3); 1 -коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м- К).

Теплообмен между нагретой спиралью и окружающим ее воздухом может осуществляться в условиях как естественной, так и вынужденной конвекции.

При естественной конвекции перемещение отдельных объемов воздуха происходит исключительно вследствие различия температур в его различных местах и вызванного этим различия плотностей. В этом случае критерием Рейнольдса допустимо пренебречь и критерий Нуссельта Ки связан с критериями Грасгофа Ог и Прандтля Рг.

По данным акад. М.А. Михеева [9], в условиях естественной конвекции возле тонких нагретых проволок возникает пленочный или переходной от пленочного к ламинарному режимы течения теплоносителя.

Для таких случаев критерий Нуссельта может быть вычислен как

ш

0,5 при

|1,18Ог0,1в5Рг0,1в5 при

Ог - Рг < 10

Ог - Рг = 10-3...5-10в

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

(в1)

В случае вынужденной конвекции интенсивность принудительного движения теплоносителя преобладает над интенсивностью его свободного движения. В этой связи критерий Нуссельта зависит от критерия Рейнольдса. Критерием Грасгофа допустимо пренебречь.

В условиях вынужденной конвекции при поперечном обтекании воздушного потока поверхности цилиндра или трубы критерий Нуссельта может быть вычислен как [9]

ш

0,76Яе0,4Рг0,37 при

0,5вЯе0,5Рг0,37 при

0,в6Яе0,6Рг0,37 при

0,0в3Яе0,8Рг0,4 при 119

3.

1 < Яе < 40; 40 < Яе < 10

103 < Яе < в-105; в-105 < Яе < 107.

(вв)

в

Располагая значением критерия Нуссельта, из формулы (17) можно определить значение коэффициента теплоотдачи для данных условий:

а = Nu сп . (23)

dcn

Проведем серию вычислительных экспериментов на примере конвективного теплообмена между воздухом и нагретой открытой спирали при протекании по ней электрического тока [10, 11].

Проведем исследование зависимостей (13) - (16) на предмет чувствительности ошибки расчётов без учёта температуры к изменению параметров, входящих в (13) - (16), которые могут варьироваться в процессе проектирования или расчёта нагревательного элемента.

Как видно из (13) - (16), влияние на погрешность расчётов оказывают параметры I, F, G, C, а, а, R0. Поскольку величины I, F, G, C взаимосвязаны функционально и определяются в большей степени геометрией проводника, их можно охарактеризовать диаметром проводника, через изменение которого произойдет изменение перечисленных выше параметров

(13) - (16). Коэффициент теплоотдачи а определяется в основном расхо-

*

дом воздуха при обдуве и площадью поверхности теплообмена, а а , R0 -типом материала. Таким образом, целесообразно провести исследование

влияния диаметра проводника dcn, расхода воздуха (нагреваемой среды) V

*

и типа материала (а, R0).

В качестве объекта моделирования принята электрическая спираль, изготовленная из никель-хромового сплава нихром Х20Н80, теплофизиче-ские характеристики которого представлены в табл. 1. Теплофизические свойства воздуха (при температуре 20 °С) представлены в табл. 2.

Таблица 1

Теплофизические свойства никель-хромового сплава Х20Н80

№ п/п Название параметра Обозначение Значение Единица измерения

1 Удельное электрическое сопротивление Р 1,1 Ом/(мм2м)

2 Плотность Рсп 8300 кг/м3

3 Удельная теплоемкость ccn 440 Дж/(кгК)

4 Температурный коэффициент сопротивления * а 0,0002 K-1

Таблица 2

Теплофизические свойства воздуха

№ п/п Название параметра Обозначение Значение Единица измерения

1 Коэффициент теплопроводности 1, 0,0305 Вт/(мК)

2 Плотность Рв 1,5 кг/м3

3 Динамическая вязкость т 0,000021 Пас

4 Коэффициент температурного расширения Ьв 0,00343 1/К

5 Удельная теплоемкость Св 1009 Дж/(кгм3)

Эксперимент № 1. Оценка влияния температурной зависимости сопротивления на погрешность вычисления температуры спирали.

Диаметр спирали 0,8 мм. Электрическая мощность, выделяемая в спирали при прохождении тока, 1000 Вт (при напряжении и = 220 В). Начальная температура спирали и температура окружающего воздуха Т0 = 20 °С. Скорость движения воздуха де = 1,0 м/с.

По известным соотношениям [6] были вычислены параметры нагревательного элемента: сила тока I, электрическое сопротивление Я0 (при Т0 = 20 °С), длина спирали Ь, масса О и площадь поверхности теплообмена ^ (табл. 3).

Таблица 3

Параметры нагревательного элемента

№ п/п Название параметра Обозначение Значение Единица измерения

1 Сила тока I 4,545 А

2 Электрическое сопротивление 48,4 Ом

3 Площадь поверхности теплообмена 0,055 м

4 Масса проводника О 0,092 кг

5 Длина Ь 22,1 м

Критерии Рейнольдса Яе, Прандтля Рг и Нуссельта Ки рассчитаны по формулам (18), (19) и (20) соответственно. Значение коэффициента теплоотдачи а вычислено по формуле (26). Температура в установившемся режиме с учетом и без учета температурной зависимости сопротивления рассчитана по формулам (7) и (8) соответственно, абсолютная и относительная погрешности - по формулам (15) и (16). Результаты вычислительного эксперимента представлены в табл. 4.

Таблица 4

Результаты вычислительного эксперимента № 1

№ п/п Название параметра Обозначение Значение Единица измерения

1 Начальная температура То 20 °С

2 Скорость движения воздуха А 1,0 м/с

3 Критерий Рейнольдса Яе 56,87 -

4 Критерий Прандтля Рг 0,7 -

5 Критерий Нуссельта Ш 3,43 -

6 Коэффициент теплоотдачи а, 130,88 Вт/(м2К)

7 Температура в установившемся режиме (с учетом температурной зависимости сопротивления) Т уст 161,48 °С

8 Температура в установившемся режиме (без учета темпер. зависимости сопротивления) Т уст 157,58 °С

9 Абсолютная погрешность ^абс 3,97 °С

10 Относительная погрешность ^отн 2,5 %

На рис. 1 представлены результаты моделирования процесса нагрева открытой спирали.

Погрешность расчёта температуры нагрева без учета температурной поправки в установившемся режиме составила 3,97 °С, что составит относительно предельного значения (161,48 °С) 2,5 %.

Рис. 1. Изменение температуры спирали и абсолютной погрешности ее расчета при нагреве

Эксперимент № 2. Оценка влияния диаметра нагревательного элемента на погрешность вычисления температуры спирали.

Электрическая мощность, выделяемая в спирали при прохождении тока, 1000 Вт (при напряжении и = 220 В). Начальная температура спирали и температура окружающего воздуха Т0 = 20 °С. Скорость движения воздуха тЗ = 1,0 м/с. Диаметр спирали й варьировали в диапазоне от 0,6 до 1,0 мм с шагом 0,1 мм.

По известным соотношениям [6] для заданного диаметра нагревательного элемента были вычислены его параметры: сила тока I, электрическое сопротивление Я0 (при Т0 = 20 °С), длина спирали Ь, масса О и площадь поверхности теплообмена Г (табл. 5).

Критерии Рейнольдса Яе, Прандтля Рг и Нуссельта Ки рассчитаны по формулам (21), (23) и (25) соответственно. Значение коэффициента теплоотдачи а вычислено по формуле (23). Температура в установившемся режиме с учетом и без учета температурной зависимости сопротивления рассчитана по формулам (7) и (8) соответственно, абсолютная и относительная погрешности - по формулам (15) и (16).

Результаты вычислительного эксперимента № 2 представлены в табл. 6 и на рис. 2.

Таблица 5

Параметры нагревательного элемента

Название параметра Диаметр нагревательного элемента йсп, мм

0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

Сила тока I, А 4,54 4,54 4,54 4,54 4,54

Электрическое сопротивление Я0, Ом 48,4 48,4 48,4 48,4 48,4

Площадь поперечного сечения Б, мм2 0,283 0,385 0,502 0,636 0,785

Длина Ь, м 12,43 16,92 22,11 27,98 34,54

Масса О, кг 0,029 0,054 0,092 0,147 0,225

Площадь поверхности теплообмена ¥, м2 0,023 0,037 0,055 0,079 0,108

Таблица 6

Результаты вычислительного эксперимента № 2

Название параметра Диаметр нагревательного элемента йсп, мм

0,6 0,7 0,8 0,9 1,0

Критерий Рейнольдса Яе 42,65 49,76 56,87 63,98 71,09

Критерий Прандтля Рг 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7

Критерий Нуссельта Ки 2,97 3,21 3,43 3,64 3,84

Коэффициент теплоотдачи а, Вт/(м2К) 151,14 139,92 130,89 123,4 117,07

Температура в установившемся режиме (с учетом температурной зависимости сопротивления) Туст , °С 329,90 222,92 162,54 125,56 100,37

Температура в установившемся режиме (без учета температурной зависимости сопротивления) Туст , °С 307,62 213,12 157,63 122,56 98,78

Абсолютная погрешность еабс, °С 22,3 9,8 4,9 2,7 1,6

Относительная погрешность е , % отн 7,2 4,6 3,1 2,2 1,6

время, с диаметр, мм

Рис. 2. Влияние диаметра спирали на абсолютную и относительную погрешности расчета температуры спирали при ее нагреве

Эксперимент № 3. Оценка влияния скорости воздуха на погрешность вычисления температуры спирали.

Электрическая мощность, выделяемая в спирали при прохождении тока, 1000 Вт (при напряжении и = 220 В). Начальная температура спирали и температура окружающего воздуха Т0 = 20 °С. Диаметр спирали 0,8 мм. Скорость движения воздуха $в варьировали в интервале от 0,5 до 2,5

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

м/с с шагом 0,5 м/с.

Параметры нагревательного элемента для данных условий соответствуют параметрам вычислительного эксперимента № 1 (см. табл. 3).

Результаты вычислительного эксперимента № 3 представлены в табл. 7 и на рис. 3.

Как видно из представленных на рис. 1 и в табл. 4 данных, в процессе нагрева погрешность расчётов без учёта температурной зависимости сопротивления проводника для заданных условий нагрева начинает увеличиваться, принимая по истечении некоторого времени постоянное значение.

По данным табл. 6 и рис. 2 можно сказать, что с увеличением диаметра спирали относительная и абсолютная ошибки расчетов в установившемся режиме снижаются. То есть при расчете температурного режима тонких спиралей следует учитывать температурный коэффициент сопротивления и для оценки динамики нагрева использовать формулу (5). Расчет по формуле без учета температурной поправки приведет к существенным погрешностям. Для относительно толстых спиралей (определяется также материалом спирали) зависимость сопротивления от температуры можно не учитывать.

Результаты, представленные в табл. 7 и на рис. 3, показывают, что с увеличением скорости воздуха погрешность расчета в установившемся режиме снижается. Таким образом, в условиях активного конвективного

теплообмена с окружающей средой температурной поправкой можно пренебречь, однако в условиях низкой интенсивности теплообмена (как в случае разработки системы группового обогрева двигателей автомобилей в зимних условиях) погрешности расчетов без учета температурной поправки могут привести к существенным погрешностям.

Таблица 7

Результаты вычислительного эксперимента № 3

Название параметра Скорость движения воздуха $в, м/с

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

Критерий Рейнольдса Re 28,43 56,87 85,31 113,74 142,18

Критерий Прандтля Pr 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7

Критерий Нуссельта № 2,43 3,43 4,20 4,86 5,43

Коэффициент теплоотдачи«, Вт/(м2К) 92,55 130,88 160,30 185,10 206,95

Температура в установившемся режиме (с учетом темп. завис. сопротивления) Туст, °С 222,32 161,48 134,92 119,22 108,56

Температура в установившемся режиме (без учета темп. завис. сопротивления) Туст, °С 214,58 157,58 132,34 117,29 107,02

Абсолютная погрешность еабс, °С 8 3,97 2,6 1,97 1,6

Относительная погрешность £отн , % 4,1 2,9 2,3 2 1,8

динамика нагрева, влияние скорости на

время, с скорость, м/с

Рис. 3. Влияние скорости воздуха на абсолютную и относительную погрешности расчета температуры спирали при ее нагреве

126

Таким образом, полученные аналитические зависимости и результаты моделирования показали, что введение температурной поправки позволяет существенно снизить погрешность расчетов. Прогноз возможных погрешностей по зависимостям (13) - (16) позволяет оценить целесообразность введения поправки для конкретных расчётных задач. Это делает возможным повысить точность контроля параметров системы группового обогрева двигателей автомобильной техники в зимних условиях за счет введения температурной поправки, а также для оценки динамических свойств объекта управления при синтезе систем управления нагревательными элементами.

Список литературы

1. ГОСТ 16350-80. Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей. М.: Изд-во стандартов, 1980. 140 с.

2. Балабай И.В., Щербинин В.Н. Эксплуатация автомобильной техники в сложных условиях. М.: Военное издательство, 1997. 128 с.

3. Козлов А.В., Шаповалов А.С., Явчуновский В.Я. Сравнительный анализ характеристик открытых спиралей и ТЭНов в составе электронагревательных приборов. Расчет тепловых полей в стационарных и нестационарных режимах // Вопросы прикладной физики. Саратов: Изд-во Саратов. ун-та, 2008. Ч. 1. Вып. 15. С. 53 - 58.

4. Струпинский М.Л., Хренков Н.Н., Кувалдин А.Б. Проектирование и эксплуатация систем электрического обогрева в нефтегазововой отрасли. М.: Инфра-Инженерия, 2015. 272 с.

5. Моделирование нагрева однородного электрического проводника протекающим током / А.А. Хвостов, А.А. Журавлев, Д.И. Целюк, Е.А. Журавлев // Техника и безопасность объектов уголовно-исполнительной системы: сборник материалов международной научно-практической межведомственной конференции / Воронежский институт ФСИН России. Воронеж: Издательско-полиграфический центр «Научная книга», 2016. С. 328 - 329.

6. Кабышев А.В. Электроснабжение объектов. Расчет электрических нагрузок, нагрев проводников и электрооборудования: учеб. пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2007. Ч. 1. 185 с.

7. Хвостов А.А., Журавлев А.А., Целюк Д.И. Математическая модель электронагревательного элемента с учетом температурной зависимости сопротивления // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: труды: материалы междунар. науч.-техн. конф. Воронеж: Воронежский государственный технический университет, 2017. Т. 1. С. 179 - 182.

8. Процессы и аппараты пищевых производств / под ред. А.Н. Остри-кова. СПб.: Гиорд, 2012. 616 с.

9. Болгарский А.В., Мухачев Г.А., Щукин В.К. Термодинамика и теплопередача. М.: Высшая школа, 1975. 495 с.

10. Хвостов А.А., Журавлев А.А., Целюк Д.И. Моделирование нестационарного теплового режима нагрева открытой спирали // Научный вестник ВГАСУ. Сер. «Информационные технологии в строительных, социальных и экономических системах». Воронеж: ГАСУ, 2017. №2 1. С. 54 - 58.

11. Журавлев А. А., Целюк Д.И. Математическая модель нагрева проводника электрическим током в условиях естественной и вынужденной конвекции // Новые решения в области упрочняющих технологий: взгляд молодых специалистов: материалы международной научно-практической конференции / Юго-Запад. гос. ун-т. Курск: Изд-во ЗАО «Университетская книга», 2016. Т. 1. С. 301 - 303.

Хвостов Анатолий Анатольевич, д-р техн. наук, проф., [email protected], Россия, Воронеж, Военный учебно-научный центр военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»

Ряжских Виктор Иванович, д-р техн. наук, проф., главный научный сотрудник, ryazhskih vi@,mail.ru, Россия, Воронеж, Военный учебно-научный центр военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю. А . Гагарина»,

Синюков Виктор Васильевич, канд. техн. наук, начальник отдела, [email protected], Россия, Воронеж, Военный учебно-научный центр военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»

Журавлев Алексей Александрович, канд. техн. наук, доц., научный сотрудник, [email protected], Россия, Воронеж, Военный учебно-научный центр военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина»

IMPROVING THE ACCURACY OF CONTROL PARAMETERS THE THERMAL REGIME OF GROUP HEATING SYSTEM MILITARY VEHICLES IN TERMS OF LOW TEMPERA TURE

A.A. Khvostov, V.I. Ryazhsk, V. V. Sinyukov, A.A. Zhuravlev

Dependences allowing to increase the accuracy of control of thermal regime of parameters of open spiral of heating element of group system of heating of engines of automobile engineering in the conditions of low temperatures are received in work. The mathematical model of heating is supplemented by the dependence of the resistance of the heating element on temperature, which allowed to estimate the calculation error in steady state and dynamics.

Key words: heat exchange, convection, control, spiral heating, non-stationary heat exchange, temperature field, modeling.

Khvostov Anatoliy Anatolyevich, doctor of technical sciences, professor, khvtol1974@yandex. ru, Russia, Voronezh, Military Educational Scientific Center Air Force «Äir force Academy named after Professor N. E. Zhukovsky and Y. A. Gagarin»

Ryazhsk Victor Ivanovich, doctor of technical sciences, professor, chief researcher, ryazhskih viamail.ru, Russia, Voronezh, Military Educational Scientific Center Air Force «Air Force Academy named after Professor N. E. Zhukovsky and Y. A. Gagarin»,

Sinyukov Viktor Vasilyevich, candidate of technical sciences, head of Department, sinukovhome@,mail.ru, Russia, Voronezh, Military Educational Scientific Center Air Force «Äir Force Academy named after Professor N. E. Zhukovsky and Y. A. Gagarin»

Zhuravlev Aleksei Aleksandrovich, candidate of technical sciences, professor, research associate, zhuraa1@rambler. ru, Russia, Voronezh, Military Educational Scientific Center Air Force «Air Force Academy named after Professor N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin»

УДК 002; 004.056

МЕТОДИКА ОПЕРАТИВНОГО РЕШЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-РАСЧЕТНЫХ ЗАДАЧ ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИМ КОМПЛЕКСОМ НА ОСНОВЕ РАЦИОНАЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ

А.В. Емельянов, И.В. Левко, К.Е. Легков

В современных условиях при планировании различных организационных операций увеличивается потребность должностных лиц, принимающих решение, в своевременном и полном информационном обеспечении. Это приводит к увеличению количества решаемых информационно-расчетных задач, что в условиях ограниченных информационно-вычислительных ресурсов программно-технических комплексов с учетом внешних воздействий может создать предпосылки к увеличению продолжительности (а в некоторых случаях и к срыву) планируемой операции. Именно этот факт обуславливает актуальность разработки новых способов распределения информационно-вычислительных ресурсов программно-технических комплексов.

Ключевые слова: программно-технический комплекс, информационно-расчетная задача, информационно-вычислительные ресурсы, планирование, распределение ресурсов.

Задачи распределения разнородных информационно-вычислительных ресурсов играют большую роль при оптимизации процессов планирования и управления. Одним из множества классов задач распределения ресурсов являются задачи математического программирования. В соответствии с общими приемами решения подобных задач разрабатываются частные алгоритмы и методики [1].

129

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.