Обоснование выбора модели рабочего тела при расчете динамических параметров пневмогидравлических систем

Исследованы свойства моделей рабочего тела пневмогидравлических систем, основанных на различных уравнениях состояния. Выполнен анализ применяемых подходов к выбору методов исследования, и выявлены их недостатки. Показано, как использование различных уравнений состояния рабочего тела (Дюпре — Абеля, Ван-дер-Ваальса, Редлиха — Квонга, идеального газа) влияет на точность расчета времени наполнения емкости. Для полости постоянного объема разными способами найдено время наполнения газом под давлением через отверстие постоянной площади до требуемого давления. Приведены результаты исследования на экспериментальном стенде, состоящем из двух емкостей объемом 0,01 и 0,003 м3, соединенных между собой коротким трубопроводом (рабочая среда — воздух с давлением 26 МПа). Выполнено сопоставление данных, полученных в результате расчета и эксперимента. На основе проведенных экспериментальных и расчетно-теоретических исследований сделаны выводы о необходимости применения уравнения состояния Редлиха — Квонга при определении времени наполнения емкости.

Литература

[1] Елагин М.Ю. Математическое моделирование нестационарных процессов в открытых термодинамических системах. Тула, Изд-во ТулГУ, 1999. 112 с.

[2] Опарин Д.М. Разработка автоматизированной системы построения информационных моделей процессов управления пневмосистемами на базе объектно-ориенти¬ро¬ван¬ного подхода. Дис. … канд. техн. наук. Владимир, 2002. 252 c.

[3] Никишкин С.И., Котов В.В. Выбор математического обеспечения для учета свойств реального газа при автоматизированном проектировании систем газоснабжения. Мониторинг. Наука и технологии, 2016, № 2, с. 84–93.

[4] Павловский В.А. Введение в термодинамику реальных газов. Санкт-Петербург, Крыловский государственный научный центр, 2013. 230 с.

[5] Поливцев В.П., Поливцев В.В., Мосин Е.Е. Исследование быстропротекающего процесса наполнения сжатым воздухом емкости постоянного объема. Вестник СевГТУ, 2013, вып. 14, с. 67–72.

[6] Подчуфаров Б.М., Подчуфаров Ю.Б. Тепломеханика. Тула, ТПИ, 1985. 103 с.

[7] Рязанов А.А. Краны шаровые для пневмогидравлических систем. Основы проектирования. Москва, Машиностроение, 2011. 152 с.

[8] Арзуманов Ю.Л., Халатов Е.М., Чекмазов В.И., Чуканов К.П. Математические модели систем пневмоавтоматики. Москва, МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. 296 с.

[9] Чернышев А.В., Атамасов Н.В. Рекомендации по моделированию процессов истечения в пневматических системах с учетом свойств реального газа на основе безразмерных критериев. Компрессорная техника и пневматика, 2017, № 3, с. 19–23.

[10] Mithun S., Mariappa S., Suresh Gayakwad. Modeling and simulation of pneumatic brake system used in heavy commercial vehicle. Journal of Mechanical and Civil Engineering, 2014, vol. 11, is. 1, ver. II, pp. 1–9.

[11] Dutton J.C., Coverdill R.E. Experiments to Study the Gaseous Discharge and Filling of Vessels. International Journal of Engineering Education, 1997, vol. 13, no. 2, pp. 123–134.

[12] Thorncroft G., Patton J.S., Gordon R. Modeling Compressible Air Flow in a Charging or Discharging Vessel and Assessment of Polytropic Exponent. ASEE Annual Conference and Exposition, Conference Proceedings, 2007. 18 p.

[13] Aakenes F. Frictional pressure-drop models for steady-state and transient two-phase flow of carbon dioxide. Master of Science in Product Design and Manufacturing, Norwegian University of Science and Technology, 2012. 124 p.

[14] Туголуков Е.Н., Егоров Е.С. Методика математического моделирования термодинамических процессов поршневого компрессора. Вестник Астраханского государственного технического университета. Сер. Управление, вычислительная техника и информатика, 2014, № 1, с. 45–53.

[15] Павловский В.А., Чистов А.Л. Моделирование динамики заполнения резервуара реальным газом. Вестник Санкт-Петербургского университета. Прикладная математика. Информатика. Процессы управления, 2014, № 3, c. 46–57.