Harorat maydonlarini hisoblash. ELCUT dasturida harorat maydonlarini hisoblash Issiqlik maydonlarini hisoblash 2D dasturi
Ilova D
Harorat maydonlarini hisoblash asosida o'rab turgan tuzilmalarning issiqlik o'tkazuvchanligiga qarshilikni aniqlash usuli
D.1. Yopuvchi struktura hisoblangan (harorat taqsimotiga nisbatan ikki o'lchovli yoki uch o'lchovli) bo'limlarga bo'linadi.
D 2. Issiqlik o'tkazuvchanligiga pasaytirilgan qarshilikni aniqlashda, statsionar ikki o'lchovli harorat maydonining shaxsiy kompyuterida (ShK) hisoblash ma'lumotlariga ko'ra, ikkita holat ajratiladi:
a) harorat maydonini hisoblash uchun ajratilgan o'rganilayotgan maydon o'rab turgan tuzilmaning bir qismi bo'lib, uning qiymati aniqlanishi kerak;
b) harorat maydoni hisoblangan o'rganilayotgan maydon, o'rab turgan strukturaning tahlil qilingan qismidan kichikroq.
Birinchi holda, kerakli qiymat formula bo'yicha hisoblanadi
harorat maydonini hisoblash natijasida aniqlangan, o'rganilayotgan hududni kesib o'tadigan issiqlik oqimlarining yig'indisi qayerda;
Va - mos ravishda, ichki va tashqi havo harorati, ° C;
L - o'rganilayotgan maydonning uzunligi, m.
Ikkinchi holda, u formula bilan aniqlanadi
harorat maydonini hisoblash uchun ma'lumotlarni tayyorlash jarayonida o'rganilayotgan maydondan kesilgan o'rab turgan inshootning bir hil qismining uzunligi, m;
Bir hil o'rab turgan strukturaning issiqlik o'tkazuvchanligi, .
D.3. Ikki o'lchovli harorat maydonini hisoblashda tanlangan maydon ma'lum bir masshtabda chiziladi va chizma asosida bo'limlar va bloklarga bo'linish qulayligi uchun uni soddalashtiradigan hisoblash sxemasi tuziladi. Bunda:
a) agar bu konfiguratsiya issiqlik texnikasi nuqtai nazaridan kam ta'sir ko'rsatsa, murakkab bo'lim konfiguratsiyasini, masalan, kavisli bo'lganlarni oddiyroqlari bilan almashtiring;
b) chizmaga o'rganilayotgan hududning chegaralarini va koordinata o'qlarini (x, y yoki r, z) qo'ying. Har xil issiqlik o'tkazuvchanligi bo'lgan hududlarni ajratib oling va chegaralarda issiqlik uzatish shartlarini ko'rsating. Barcha kerakli o'lchamlarni qo'ying;
v) o'rganish maydonini elementar bloklarga bo'linib, turli xil issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientlari bo'lgan uchastkalarni alohida ajratib turadi. Masshtabda o'rganilayotgan hududni qismlarga ajratish diagrammasini chizing va barcha bloklarning o'lchamlarini qo'ying;
d) barcha bloklar bir xil o'lchamda qabul qilinganda, o'rganish maydonini x", y" shartli koordinatalar tizimida chizish. Mintaqaning turli issiqlik o'tkazuvchanligi bo'lgan hududlarini cheklaydigan ko'pburchaklar uchlari koordinatalarini va o'rganilayotgan hududning chegaralarini tashkil etuvchi ko'pburchaklar uchlari koordinatalarini qo'ying. O'rganilayotgan hududning bo'limlari va chegaralari raqamlangan va issiqlik o'tkazuvchanligi, chegaralardagi haroratlar (yoki issiqlik oqimlari) yoki atrof-muhit havosi va issiqlik uzatish koeffitsientlari joylarining tepalari imzolanadi;
e) "c" va "d" ga muvofiq tuzilgan va standart (odatiy) tartib ketma-ketligiga amal qilgan holda, shaxsiy kompyuterga kiritish uchun dastlabki ma'lumotlarning raqamli qiymatlari to'plamini tuzing.
Hisoblash misoli 1
Choyshab materiallaridan tayyorlangan uch qatlamli metall devor panelining issiqlik o'tkazuvchanligiga pasaytirilgan qarshilikni aniqlash talab qilinadi.
A. Dastlabki ma’lumotlar
1. Panelning dizayni E.1-rasmda ko'rsatilgan. U issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti 58 bo'lgan ikkita profilli po'lat plitalardan iborat bo'lib, ular o'rtasida 0,05 issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti bilan 200 zichlikdagi Rockwool mineral jun plitalari joylashtiriladi. Plitalar issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti 0,81 bo'lgan 8 mm qalinlikdagi bakellangan kontrplak bo'shliqlari orqali po'lat profillar bilan o'zaro bog'langan.
2. Hisoblashda to'siqning yon tomonlarida quyidagi shartlar hisobga olingan:
tashqarida - va;
ichida - va .
B. Hisoblash tartibi
Ko'rib chiqilayotgan strukturada issiqlik uzatish jarayoniga profilli qoplama plitalarini bir-biriga bog'laydigan va sovuq ko'priklar deb ataladigan po'lat profillar sezilarli darajada ta'sir qiladi. Ushbu sovuq ko'priklarni sindirish uchun profillar kontrplak bo'shliqlari orqali choyshablarga biriktiriladi. Harorat maydonini hisoblash uchun strukturaning o'rtada qovurg'a bo'lgan qismini tanlash mumkin.
Ko'rib chiqilayotgan qismning harorat maydoni ikki o'lchovli, chunki strukturaning kesma tekisligiga parallel bo'lgan barcha tekisliklarda harorat taqsimoti bir xil bo'ladi. Asosiy qismdagi profillar bir-biridan 2 m masofada joylashgan, shuning uchun hisoblashda bu masofaning o'rtasida simmetriya o'qini hisobga olish mumkin.
O'rganilayotgan maydon (D.1-rasm) to'rtburchaklar shakliga ega bo'lib, uning ikki tomoni atrof-muhit bilan issiqlik almashinuvi shartlari o'rnatilgan bino konvertining tabiiy chegaralari, qolgan ikkitasi esa simmetriya o'qlari. , unda to'liq issiqlik izolatsiyasi uchun shartlar belgilanishi mumkin, ya'ni. issiqlik oqimi OX o'qi yo'nalishi bo'yicha, nolga teng.
Ushbu ilovaning D.Z bo'yicha hisob-kitob qilish uchun o'rganish maydoni bir xil bo'lmagan intervalli 1215 elementar bloklarga bo'lingan.
Kompyuterda ikki o'lchovli harorat maydonini hisoblash natijasida, o'rab turgan strukturaning hisoblangan qismidan o'tadigan o'rtacha issiqlik oqimi Q = 32,66 Vt ga teng bo'ldi. Hisoblangan maydonning maydoni A = 2 ga teng.
Formula (D.1) bo'yicha hisoblangan bo'lakning issiqlik o'tkazuvchanligiga pasaytirilgan qarshilik.
Taqqoslash uchun, formula bo'yicha aniqlangan issiqlik o'tkazuvchanligidan tashqarida issiqlik o'tkazuvchanligiga qarshilik quyidagilarga teng:
Kompyuterdagi hisob-kitoblarga ko'ra issiqlik o'tkazuvchanligi zonasidagi ichki yuzaning harorati 9,85 ° S ni tashkil qiladi. Keling, va da kondensat yog'ingarchilik holatini tekshiramiz. L ilovasiga ko'ra, shudring nuqtasi harorati issiqlik o'tkazuvchanligi bo'ylab sirt haroratidan yuqori, shuning uchun -30 ° C dizayndagi tashqi havo haroratida kondensatsiya paydo bo'ladi va dizaynni yakunlash kerak.
Kondensatsiya bo'lmaydigan tashqi havoning dizayn harorati formula bo'yicha aniqlanishi kerak
D.4. Statsionar uch o'lchovli harorat maydonining muammolarini echishga tayyorgarlik ko'rishda quyidagi algoritm amalga oshiriladi:
a) harorat taqsimotiga nisbatan uch o'lchovli hisoblash uchun zarur bo'lgan o'rab turgan strukturaning kesimini tanlang. Yopuvchi strukturaning uchta proyeksiyasi masshtabda chiziladi va barcha o'lchamlar qo'yiladi;
b) o'rganilayotgan o'rab turgan strukturaning qismini aksonometrik proyeksiyada va ma'lum masshtabda chizib, hisoblash sxemasini tuzish (D.2-rasm). Bunday holda, bo'limlarning murakkab konfiguratsiyasi parallelepipedlardan iborat oddiyroqlar bilan almashtiriladi. Bunday almashtirish bilan issiqlik muhandisligiga ta'sir qiluvchi strukturaning tafsilotlarini hisobga olish kerak. Chizmaga o'rganilayotgan hududning chegaralari va koordinata o'qlari qo'llaniladi, turli xil issiqlik o'tkazuvchanligiga ega bo'lgan joylar parallelepipedlar shaklida ajratiladi, chegaralarda issiqlik uzatish sharoitlari ko'rsatiladi va barcha o'lchamlar qo'yiladi;
1 - mineral jun plitasi, 2 - profilli po'lat profil, 3 - po'lat profil; 4 - kontrplak yostig'i
Shakl D.1 - Plitalar materiallaridan tayyorlangan uch qatlamli panelni qurish
va o'rganilayotgan hududning chizmasi
v) o'rganilayotgan hududni XOY, ZOY, YOZ koordinata tekisliklariga parallel tekisliklar orqali elementar parallelepipedlarga bo'lish (E.2-rasm), issiqlik o'tkazuvchanligi har xil bo'lgan kesmalarni alohida ajratish, o'rganilayotgan maydonni masshtabda elementar parallelepipedlarga bo'lish sxemasini chizish. va o'lchamlarni qo'ying;
d) "b" va "c" bo'yicha tuzilgan sxemalar yordamida an'anaviy x, y, z koordinatalar sistemasidagi koordinata tekisliklariga o'rganilayotgan hududning uchta proyeksiyasini chizish.Barcha elementar parallelepipedlar dan olinganda. bir xil o'lchamda, har xil issiqlik o'tkazuvchanligi bo'lgan hududni cheklaydigan parallelepipedlarning cho'qqilarining koordinatalarini va o'rganilayotgan hududning chegaralarini tashkil etuvchi tekisliklarning proyeksiyalarini belgilang. ularni o'rab turgan havo chegaralari va issiqlik uzatish koeffitsientlari;
e) shaxsiy kompyuterga kiritish uchun "b", "c", "d" sxemalaridan foydalangan holda dastlabki ma'lumotlar to'plamini tuzish.
Hisoblash misoli 2
Qovurg'ali temir-beton qoplamalardan yasalgan birlashtirilgan tom yopish panelining issiqlik o'tkazuvchanligiga pasaytirilgan qarshilikni aniqlang.
Shakl D.2 - Birlashtirilgan tom panelini loyihalash (a) va estrodiol tom panelini loyihalash uchun hisoblash sxemasi (b)
A. Dastlabki ma’lumotlar
1. 3180x3480x270 mm o'lchamdagi estrodiol tom panelining dizayni (E.2-rasm) kesimdagi uch qatlamli qobiqni ifodalaydi. 50 va 60 mm qalinlikdagi tashqi va ichki qatlamlar issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti 2,04 bo'lgan temir-betondan yasalgan. O'rta issiqlik izolyatsiyasi qatlami issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti 0,05 bo'lgan kengaytirilgan polistirol plitalaridan tayyorlanadi. Chig'anoqlarning har birida 700 mm masofada bir-biriga parallel ravishda 60 va 40 mm qalinlikdagi qovurg'alar mavjud bo'lib, issiqlik izolyatsiyalovchi qatlamning o'rtasiga etib boradi. Chig'anoqlarning qovurg'alari o'zaro perpendikulyar va shuning uchun bir qobiqning har bir qovurg'asi 60x40 mm platformada boshqa qobiqning qovurg'asiga ulashgan.
Qo'llash sohasi Permafrostdagi termometrik tarmoqlar ma'lumotlari asosida geoinjeneriya, geotexnika, geotermik va konchilikda hajmli haroratli maydonlarni qurish. Abadiy muzlik zonasidagi muhandislik inshootlari - gidroelektr inshootlari, yer osti shaxtalarining yuqori konstruksiyalari, foydalaniladigan binolar, doimiy muzliklarda barpo etilgan issiqlik elektr stansiyalari poydevorining jinslari va tuproqlarining harorat holatini bilish ularning xavfsiz ishlashining kafolati hisoblanadi. Dasturning ko'lami, shuningdek, Rossiya Federatsiyasi hududining 60% dan ortig'i geografik jihatdan Yerning abadiy muzlik zonasida joylashganligi bilan belgilanadi.
Algoritmning tavsifi Algoritm to'g'ridan-to'g'ri va teskari aloqa bilan klassik avtomatlashtirilgan boshqaruv tizimi doirasida muallif sxemasining (bundan buyon matnda "sxema" deb yuritiladi) raqamli amalga oshirilishidir. Geoinjeneriyaning hamma joyida (ayniqsa, Shimoliy va Arktikaning rivojlangan hududlarida) yuzaga keladigan sekin jarayonlar uchun geotermal muammolarni hal qilishda statsionar holatlarni o'zgartirish usulida "tarqalgan" turdagi fazoviy taqsimlangan harorat ma'lumotlarini qayta ishlash uchun mo'ljallangan.
Algoritmning umumiy elementlari va dasturning ba'zi natijalari maqolada keltirilgan.
V.V. Neklyudov, S.A. Velikin, A.V. Malyshev, Avtomatlashtirilgan monitoring yordamida permafrost zonasidagi shaxtalar asoslarining harorat holatini nazorat qilish, Yerning kriosferasi, 2014 yil, № 4.
Permafrost zonasida muhandislik inshootlarini ishlatish jarayonida geokriologik xavfsizlikni ta'minlash uchun "sxema" "tarqalgan" ma'lumotlarning 2D yoki 3D interpolyatsiyasi uchun tasdiqlangan va ishonchli algoritmlardan foydalanadi. Dastlabki harorat ma'lumotlari ikki blokga bo'linadi:
- ob'ektning volumetrik kvaz-statsionar issiqlik manbalarining harorat parametrlari: shaxta shaxtasi, hajmli shamollatish kanallari to'plami, muzlatish ustunlari va termosifonlar tizimi;
- o'lchash quduqlari tarmog'ining harorati: vertikal termometrik quduqlar va gorizontal quduqlar, shuningdek, muzlatish tizimining kirish va chiqish joylarida yagona harorat sensorlari.
"Sxema" ob'ektning geometriyasini va quduqli termometrik tarmoqlarning geometriyasini, shuningdek, harorat ma'lumotlari bilan hajmli panjara hosil bo'lgan qurilish chizmalarining elementlarini o'qishni ta'minlaydi. 2D yoki 3D interpolyatsiyasidan so'ng (ixtiyoriy), "sxema" olingan harorat qutisini boshqa (mijozning iltimosiga binoan) professional grafik tizimlari tomonidan o'qish uchun mos formatda ko'rsatishga imkon beradi.
"Sxema" uchun ob'ektning dastlabki geometriyasi taniqli "Surfer" dasturidagi qurilish chizmalariga muvofiq shakllantiriladi.
"Sxema" sizga quyidagilarga imkon beradi:
- uzoq muddatli (avtomatlashtirilgan) kuzatuvlar ma’lumotlar bazasi bilan ishlash va 2D va 3D ko‘rinishda ham geokriologik harorat kesimlarini, ham muzlash-erish tezligining geokriologik kesimlarini qurish;
- eng oddiy issiqlik uzatish tenglamasining koeffitsient masalasi yechimi sifatida to'g'ridan-to'g'ri dalada ob'ekt poydevorining tuproqlari va jinslarining ba'zi termofizik xususiyatlarini (issiqlik tarqalishi va boshqalar) raqamli baholash;
- poydevor hajmida (er osti koni), shu jumladan, uch o'lchovli izotermik sirtlarni qurish. va dinamikada, bu fazaviy o'tish mintaqalarining fazoviy taqsimotini baholash va poydevor tuproqlarining termodinamik xususiyatlarini qurishga erishish imkonini beradi.
"Sxema" harorat maydonining qurilgan kubi bilan interfaol ishlash imkoniyatini beradi:
- bir marta bosish bilan chuqur va vertikal bo'laklar o'rtasida harakatlaning.
- bir marta bosish bilan chuqurlik bo'limiga qo'shimcha nuqtalarni o'rnating, undagi yangi haroratni ko'rsating va ushbu chuqurlik bo'limidagi interpolyatsiyani qayta hisoblang.
- ekstrapolyatsiya oralig'ida qisqa quduqlarni tuzatishni amalga oshirish.
Muallifning qisqa quduqlarni uzun quduqlar chuqurligiga "ekstrapolyatsiya qilish" variantidan foydalanish geotexnika sanoatida hajmli konstruktsiyalar imkoniyatlarini sezilarli darajada kengaytiradi. Buyurtmachining iltimosiga binoan boshqa variantlardan foydalanish mumkin
"Sxema" ko'p qavatli er osti konining poydevoridagi barcha termometrik quduqlardagi harorat dinamikasini ishlab chiqarish kompyuterining displeyida (uzoq muddatli haroratni o'lchashning mavjud tarixiga ko'ra) "onlayn - monitoring" variantini taqdim etadi. kon ustidagi tuzilmalar. Ushbu imkoniyat muzlatish stantsiyasining operatoriga joriy dinamikada g'ayritabiiy harorat tendentsiyalarining ko'rinishini to'g'ridan-to'g'ri vizual ravishda tuzatishga va ACS "termometrik tizim - rezident dastur - muzlatish tizimi" da qayta aloqa zanjirida qo'shimcha parametrlarni o'rnatish orqali nostandart vaziyatlarga javob berishga imkon beradi. ".
"Sxema" "CPU-hisoblash" versiyasi uchun amalga oshiriladi, ammo uni "GPU-hisoblash" holatiga o'tkazish mumkin.
Funktsionallik Qayta ishlangan ma'lumotlarning odatiy hajmi Rossiya Federatsiyasining abadiy muzlik zonasidagi eng yirik er osti konlari uchun bitta tipik er osti kon poydevori uchun 8 Gb gacha operativ xotirani tashkil qiladi.
Tafsilot"Termik" dasturining algoritmi bo'yicha harorat konstruktsiyalari qoziqning ko'ndalang kesimida harorat gradientlarini olishgacha bo'lgan tafsilotlar bilan ta'minlangan, uning shakliga aniq - yumaloq yoki kvadrat. Aniqlik aslida harorat konstruktsiyalari ishlatiladigan harorat sensorlarining aniqligi bilan ta'minlanadi - odatda Selsiy bo'yicha yuzdan bir darajagacha. Xato apparat komponenti tomonidan ham aniqlanadi. Hozirda boshqa taniqli geotexnik tizimlarda mavjud bo'lmagan Thermik dasturi algoritmi tomonidan taqdim etilgan bunday imkoniyatlar operatorlarga atalmishlarni baholash imkonini beradi. qoziqlar va boshqa elementlarga (trubkalar va boshqalar) ularning yo'q qilinishini nazorat qilish uchun harorat deformatsiyasi stresslari.
Asboblar algoritmni amalga oshirish - C++ oilasi, tavsiflangan 64 bitli versiyada - dasturlash muhitlari. U foydalanuvchiga bajariladigan fayl sifatida yetkaziladi.
Qurilish konvertlari uchun, agar ular uzunligi panjara qalinligidan sezilarli darajada oshib ketganda, ramka elementlari, lintellar va boshqalarni o'z ichiga olgan bo'lsa, tekis harorat maydoni odatiy hisoblanadi.
Ko'rib chiqilayotgan strukturada issiqlik uzatish jarayoniga issiqlik o'tkazuvchi qo'shimchalar, masalan, "sovuq ko'priklar" deb ataladigan po'lat profillar sezilarli darajada ta'sir qiladi. Ushbu sovuq ko'priklarni sindirish uchun profillar strukturaga, masalan, kontrplak qistirmalari orqali ulanadi. Harorat maydonini hisoblash uchun strukturaning o'xshash qismini tanlash mumkin. Ko'rib chiqilayotgan qismning harorat maydoni ikki o'lchovli, chunki strukturaning kesma tekisligiga parallel bo'lgan barcha tekisliklarda harorat taqsimoti bir xil bo'ladi. Asosiy qismdagi profillar bir-biridan 1, 2, ..., x, m masofada joylashgan (3-rasm).
Issiqlik o'tkazuvchanligiga pasaytirilgan qarshilikni aniqlashda, m 2.o C / Vt, statsionar ikki o'lchovli harorat maydonining shaxsiy kompyuteridagi (PC) hisoblash ma'lumotlariga ko'ra, harorat maydonini hisoblash uchun ajratilgan o'rganilayotgan maydon, o'rab turgan strukturaning bo'lagi bo'lib, buning uchun qiymatni aniqlash kerak.
Istalgan qiymat
bu erda ∑Q - o'rganilayotgan hududni kesib o'tadigan issiqlik oqimlarining yig'indisi, Vt/m 2, harorat maydonini hisoblash natijasida aniqlanadi;
t int , t ext - mos ravishda ichki va tashqi havo harorati, o S;
L - o'rganilayotgan maydonning uzunligi, m.
Ikki o'lchovli harorat maydonini hisoblashda tanlangan maydon masshtabda chiziladi va chizma asosida bo'limlar va bloklarga bo'linish qulayligi uchun uni soddalashtiradigan hisoblash sxemasi tuziladi.
Bunda:
Bo'limlarning murakkab konfiguratsiyasini oddiyroqlari bilan almashtiring, agar bu issiqlik muhandisligi nuqtai nazaridan ozgina ta'sir qilsa;
Chizmaga o'rganilayotgan hududning chegaralari va koordinata o'qlari (x, y yoki r, z) qo'llaniladi. Har xil issiqlik o'tkazuvchanligi bo'lgan hududlarni ajratib oling va chegaralarda issiqlik uzatish shartlarini ko'rsating. Barcha kerakli o'lchamlarni qo'ying;
Tadqiqot maydoni elementar bloklarga bo'lingan, turli xil issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientlari bo'lgan uchastkalarni alohida ajratib turadi. Chizish -
o'rganilayotgan maydonni qismlarga ajratish sxemasini masshtablash va barcha bloklarning o'lchamlarini qo'yish;
Barcha bloklar bir xil o'lchamda olinganda, o'rganilayotgan maydon shartli x', y' koordinatalar tizimida chiziladi. Har xil issiqlik o'tkazuvchanligi bo'lgan hududning hududlarini cheklaydigan ko'pburchaklar cho'qqilarining koordinatalarini qo'ying (4-rasm).
3-rasm - Hisoblash uchun ikki o'lchovli panjara tugunlarining joylashuvi
harorat maydoni
Yassi harorat maydoni uchun differentsial tenglama quyidagi shaklga ega:
Ð 2 t/Ðx 2 = Ð 2 t/Ðy 2. (3.2)
Ushbu tenglamani umumiy shaklda integrallash juda qiyin vazifadir. Turli xil issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientlariga ega bo'lgan materiallar sohasida mavjudligi bilan yanada murakkabroq. Tenglamani chekli ayirmalarda yechishda masala ancha soddalashtiriladi. Bunday holda, differensial tenglama chiziqli tenglamalar tizimi bilan almashtiriladi, unda noma'lumlar tomonli kvadratlardan tashkil topgan to'rning tugunlarida joylashgan maydon nuqtalarida kerakli funktsiyaning qiymatlari bo'ladi. qabul qilingan o'lchamdagi D.
Cheklangan farqlarda tenglama quyidagi ko'rinishga ega:
t xx +t yy =0, (3.3)
bu yerda t xx ,t yy mos ravishda t funksiyalarining ikkinchi chekli farqlari x va tomonidan y .
Ularni batafsil yozib, biz olamiz (4-rasm)
(t x + D , y - 2 t x , y + t x - D , y)/ D 2 +(t x , y + D - 2 t x , y + t x , y - D)/ D 2 = 0.
Shunday qilib, t x, y uchun hosil bo'lgan tenglamani yechishda, biz quyidagilarga ega bo'lamiz:
t x , y = (t x + D , y + t x - D , y + t x , y + D + t x , y - D)/4,
bular. yagona maydonda, panjaraning har bir tugunidagi harorat to'rtta qo'shni tugun haroratining o'rtacha arifmetik qiymatiga teng bo'lishi kerak.
Harorat t x, y bo'lgan tugunni ko'rib chiqing. Ushbu tugunning markazida joylashgan kvadrat, haroratga ega bo'lgan to'rtta qo'shni tugunlarda joylashgan nuqtalarga yo'nalishda issiqlikni oladi (yoki beradi).
t x + D , y , t x - D , y , t x , y + D , t x , y - D . Atrofdagi material bilan x, y nuqtasi atrofida kesilgan kvadrat orqali almashinadigan issiqlik miqdori nafaqat qo'shni tugunlarning haroratiga, balki ular orasidagi panjara iplari yo'nalishidagi issiqlik uzatish koeffitsientlarining qiymatiga ham bog'liq bo'ladi. x, y nuqta va bu nuqtalar. Issiqlik uzatish koeffitsientlarini tegishli indekslar bilan k harflari bilan belgilab, biz quyidagilarni olamiz:
2- x, y tugundan harorat t x - D , y bo'lgan tugunga yo'nalishda o'tkaziladigan issiqlik miqdori.
Q 1 \u003d (t x, y - t x - D, y)k x - D; (3.4)
2- x, y tugunidan harorat t x, y + D bo'lgan tugunga yo'nalishda o'tkazilgan issiqlik miqdori.
Q 2 \u003d (t x, y - t x, y + D)k y + D; (3.5)
2- x, y tugundan harorat t x + D , y bo'lgan tugunga yo'nalishda o'tkaziladigan issiqlik miqdori.
Q 3 \u003d (t x, y - t x + D, y)k x + D; (3.6)
2 - tugundan yo'nalishda uzatiladigan issiqlik miqdori x,y harorat t x, y - D bo'lgan tugunga
Q 4 \u003d (t x, y - t x, y - D)k y - D. (3.7)
Issiqlik balansi holatidan bu issiqlik miqdorlarining yig'indisi nolga teng bo'lishi kerak, ya'ni.
(t x , y - t x - D , y)k x - D = (t x , y - t x , y + D)k y + D= (t x , y - t x + D , y)k x + D =
=(t x , y - t x , y - D)k y - D =0.
Bu tenglamani t x , y uchun yechish, biz nihoyat olamiz
t x , y = (t x - D , y k x - D + t x , y + D k y + D + t x + D , y k x + D + t x , y - D k y - D) /(k x - D + k y + D + k y + D+ k y - D). (3.8)
Bu barcha panjara tugunlarida haroratni hisoblash uchun umumiy formuladir.
Eritma har bir nuqtadagi haroratni ketma-ket hisoblab, raqamli usul yordamida amalga oshirilishi kerak. Hisoblash joriy va oldingi hisoblash bosqichidagi har bir nuqtadagi qiymatlar orasidagi farq belgilangan aniqlikdan oshmaguncha amalga oshiriladi.
Ko'p sonli hisob-kitoblar tufayli, kompyuter texnologiyasidan foydalangan holda ikki o'lchovli harorat maydonini hisoblash maqsadga muvofiqdir. Hisoblash HVAC bo'limida dastur yordamida amalga oshiriladi.
Misol
Bir hil bo'lmagan strukturada haroratning taqsimlanishi va issiqlik o'tkazuvchanligiga nisbatan pasaytirilgan qarshilikni aniqlash talab qilinadi (4-rasm).
Dastlabki ma'lumotlar
Konstruksiya ikkita materialdan iborat: binoning tashqi devori issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti 0,81 Vt/(m°C) bo'lgan g'ishtdan yasalgan va ship issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsienti 2,04 Vt/() bo'lgan temir-beton plitadan qilingan. m°C). Hisoblashda to'siqning yon tomonlarida quyidagi shartlar hisobga olinadi:
tashqarida - t exl = -30 ° S; aext = 23 Vt/(m 2 °C), (5)
ichkarida - t int \u003d 20 ° S; va int = 8,7 Vt/(m 2 °C), (4).
Hisoblash tartibi
Ko'rib chiqilayotgan qismning harorat maydoni ikki o'lchovli, chunki strukturaning kesma tekisligiga parallel bo'lgan barcha tekisliklarda harorat taqsimoti bir xil.
Harorat maydonini hisoblash iteratsiya usuli bilan quyidagicha amalga oshiriladi.
Ular oldindan barcha tarmoq tugunlarida ba'zi ixtiyoriy harorat qiymatlari bilan o'rnatiladi. Keyin, formula bo'yicha, barcha tugunlardagi harorat qiymati ketma-ket hisoblab chiqiladi, oldingi harorat qiymatlari olingan harorat qiymatlari bilan almashtiriladi, dala panjarasining har bir tugunidagi harorat berilgan havo haroratida tegishli tenglamalarni qondirmaguncha. panjaraning bir va boshqa tomoni (5-rasm).
Agar berilgan aniqlik doirasida haroratlar tarmoqning barcha tugunlarida doimiy bo'lib qolsa, jarayonni tugallangan deb hisoblash mumkin. Hisoblashning davomiyligi dastlabki haroratlar qanchalik to'g'ri o'rnatilganligiga bog'liq.
4-rasm
| -29,44 | -13,684 | 1,981 | 18,467 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,44 | -13,697 | 1,969 | 18,466 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,44 | -13,626 | 2,248 | 18,487 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,44 | -13,659 | 2,2 | 18,483 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,44 | -13,758 | 1,958 | 18,376 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,45 | -13,978 | 1,839 | 18,363 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,46 | -14,8 | 0,491 | 17,378 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,48 | -15,16 | 0,183 | 17,334 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,62 | -16,252 | -3,8 | 7,552 | 17,69 | 19,05 | 19,39 | 19,5 | 19,537 | 19,55 | 19,56 | 19,7 | ||||||||||||||||
| -29,66 | -16,523 | -4,11 | 7,4327 | 17,73 | 19,14 | 19,49 | 19,61 | 19,652 | 19,67 | 19,68 | 19,8 | ||||||||||||||||
| -28,93 | -16,831 | -5,47 | 4,463 | 12,48 | 16,05 | 17,51 | 18,08 | 18,291 | 18,38 | 18,43 | 18,8 | ||||||||||||||||
| -28,95 | -16,942 | -5,59 | 4,4726 | 12,61 | 16,3 | 17,81 | 18,4 | 18,634 | 18,73 | 18,78 | 19,1 | ||||||||||||||||
| -28,91 | -17,117 | -6,19 | 3,3321 | 12,24 | 16,15 | 17,71 | 18,31 | 18,544 | 18,64 | 18,69 | |||||||||||||||||
| -28,92 | -17,167 | -6,24 | 3,3472 | 12,32 | 16,28 | 17,87 | 18,5 | 18,737 | 18,83 | 18,89 | 19,2 | ||||||||||||||||
| -28,19 | -16,737 | -5,7 | 2,8765 | 17,32 | 19,13 | 19,53 | 19,66 | 19,708 | 19,73 | 19,74 | 19,8 | ||||||||||||||||
| -28,19 | -16,758 | -5,74 | 2,8603 | 17,33 | 19,13 | 19,54 | 19,67 | 19,719 | 19,74 | 19,75 | 19,8 | ||||||||||||||||
| -29,47 | -15,179 | -0,4 | 17,668 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,47 | -15,2 | -0,42 | 17,664 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,46 | -14,192 | 1,522 | 18,402 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,46 | -14,211 | 1,502 | 18,399 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,45 | -13,724 | 2,199 | 18,485 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,45 | -13,742 | 2,181 | 18,482 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,44 | -13,531 | 2,44 | 18,507 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,44 | -13,546 | 2,424 | 18,504 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,44 | -13,461 | 2,52 | 18,513 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,44 | -13,473 | 2,507 | 18,511 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,44 | -13,446 | 2,537 | 18,514 | ||||||||||||||||||||||||
| -29,44 | -13,453 | 2,53 | 18,513 | ||||||||||||||||||||||||
Bino va inshootlarning o'rab turgan inshootlari uchastkalarining harorat maydonlarini hisoblash
Dasturning maqsadi
Dastur binolar va inshootlarning o'rab turgan tuzilmalari bo'limlarining harorat maydonlarini (ikki o'lchovli va uch o'lchovli) hisoblash uchun mo'ljallangan.
Hisoblash natijasi quyidagicha bo'ladi:
- hisoblangan qismdan o'tadigan issiqlik oqimi;
- to'siqning hisoblangan qismining harorat maydonining har bir hisoblangan nuqtasida harorat;
- hisoblangan panjaraning ichki yuzasidagi harorat va ichki yuzada minimal haroratga ega bo'lgan nuqta;
- hisoblangan panjaraning harorat maydonining grafik tasviri;
- hisoblangan panjaraning harorat maydonining izotermlari.
Dastur xususiyatlari
Harorat maydoni grid usuli yordamida hisoblanadi.
Hisoblash aniq usul va yaqinlashish usuli bilan amalga oshirilishi mumkin. Aniq usul bo'yicha hisoblash nuqtalarining maksimal soni ikki o'lchovli maydon uchun 100 ming va uch o'lchovli maydon uchun 60 ming. Taxminlash usuli uchun maksimal ball soni belgilanmagan va kompyuter va monitorning imkoniyatlari bilan belgilanadi.
Ma'lumotlarni kiritish grafik usulda amalga oshiriladi.
Panjara qismining (tugun) o'lchamlari va panjara oralig'i foydalanuvchi tomonidan o'rnatiladi.
Uch o'lchovli maydon uchun foydalanuvchi qatlamlar sonini va ularning balandligini o'rnatadi. Hisoblangan ballar soni bo'yicha cheklovlar kompyuterning imkoniyatlari bilan belgilanadi.
Ustunlar, satrlar va qatlamlarning o'lchamlari foydalanuvchi tomonidan o'rnatiladi (mm). Hujayra o'lchamlarini 5100 mm oralig'ida, hal qilinayotgan muammoning xususiyatiga qarab olish tavsiya etiladi.
Har bir ustun va satr uchun kenglik alohida o'rnatilishi mumkin. Dastlabki ma'lumotlarni o'rnatishda biz birinchi navbatda o'lchamlarni va bir xil panjaraning qadamini o'rnatamiz. Keyin alohida ustunlar, qatorlar o'lchamlarini qayta belgilashingiz va notekis qadam bilan panjara olishingiz mumkin. Biroq, har qanday holatda ham monitor ekranida bir xil panjara aks etadi. Bunday holda, bir xil bo'lmagan panjara ustunlari va ustunlarining o'lchamlari hisoblangan maydonning perimetri bo'ylab ko'rsatiladi.
Hisoblash tugunida materiallarning maksimal soni 8 tani tashkil qiladi.
Tashqi va ichki havo haroratining qiymati foydalanuvchi tomonidan -100 dan +2000 ° C gacha bo'lgan oraliqda o'rnatiladi. 2 ta ichki va bitta tashqi haroratni o'rnatish mumkin.
Ichki va tashqi yuzalardagi issiqlik uzatish koeffitsientining qiymati foydalanuvchi tomonidan o'rnatiladi (150 oralig'ida).
Chegara sharoitlari ichki havo harorati, tashqi havo harorati va issiqlik oqimi to'sig'ining 2 parametrlari bilan belgilanadi.
To'rt parametr uchun chegara shartlarini yaratishda hech qanday cheklovlar yo'q.
Odatiy bo'lib, dasturda chegara shartlari mavjud. Yuqori gorizontal qator tashqi havo bilan chegaralanadi. Ichki havo bilan pastki qator. Harorat maydonining chap va o'ng ustunlari navbati bilan chap va o'ng tomonda issiqlik oqimi to'sig'iga ega.
Energiya samaradorligi bo'limida SP 50.13330.2013 kuchga kirishi bilan harorat maydonlarini hisoblash natijalari bo'yicha issiqlik uzatishga nisbatan pasaytirilgan qarshilikni aniqlash kerak bo'ladi. Ushbu hisob-kitoblar allaqachon ba'zi tekshiruvlarni talab qiladi, garchi mutaxassislarning o'zlari bu haqda hech narsa tushunmaydilar.
TPni hisoblash turli dasturlarda amalga oshirilishi mumkin ko'rinadi (bu forumda muhokama qilingan). Biroq, bu dasturlarning aksariyati oddiy arxitektorlar va muhandislar uchun juda qiyin. Bunday dastur uchun talablarni shakllantirishingiz mumkin:
1. SP 50 ga ko'ra pasaytirilgan qarshilikni hisoblash uchun zarur bo'lgan narsani bajarishi kerak va iloji bo'lsa, ortiqcha hech narsa qilmaslik kerak.
2. Dastur umrining yarmini ANSYS kabi qandaydir yirtqich dasturiy ta'minotni o'rganishga sarflashga vaqt topa olmaydigan oddiy muhandis yoki arxitektor tomonidan o'zlashtirilishi uchun mavjud bo'lishi kerak.
3. Dastur rus tilidagi interfeysga ega bo'lishi kerak.
4. Dasturlar yaxshi hujjatlashtirilgan va yordam tizimiga ega bo'lishi kerak.
5. Dasturni hech bo'lmaganda sotib olishdan oldin sinovdan o'tkazish uchun yuklab olish mumkin.
Bu talablarda alohida narsa yo'qdek tuyuladimi? Ammo ularni amalga oshirish unchalik oson emas. Bunday dasturlar ko'p bo'lishi kerakdek tuyuladi. Va ularning ko'pi borga o'xshaydi, lekin tanlash uchun hech narsa yo'q. Internetda qidirib, o'zingiz sinab ko'rishingiz mumkin.
Biroq, biz bunday dasturlardan biriga misol keltiramiz. Bu ELCUT. Bu bizning talablarimizning aksariyatini (ammo hammasini emas) qondiradi.
1. ELCUT harorat maydonlarini hisoblashni to'liq bajara oladi, garchi u boshqa ko'plab foydali narsalarni qilsa ham, lekin bizga kerak emas.
2. ELCUTni o‘zlashtirish oson. Birinchi marta, yig'ilishda siz yarim kunni hisoblash uchun sarflashingiz mumkin, keyin esa - maksimal yarim soat.
3. ELCUT rus tilidagi interfeysga ega.
4. ELCUT mukammal yordam tizimi va qo'shimcha o'quv videolari bilan jihozlangan.
5. ELCUT ning bepul "talaba" versiyasi mavjud, bu bizning muammolarimizni hal qilish uchun etarli. "Talaba" versiyasida hisoblash tarmog'ining tugunlari soni cheklangan, ammo biznikiga o'xshash muammolar uchun bu etarli - siz tugunlarning qadamini oqilona belgilashingiz kerak.
Ushbu dastur bilan shug'ullanib, men aniq hisoblash misolini demontaj qilish bilan kichik hujjatlarni yozdim. Shuningdek, ushbu hisob-kitob natijalarini 10.1-bo'limning tushuntirish xatida qanday ishlatish kerak, shunda hech qanday mutaxassis "tug'ilish" haqida o'ylamaydi.
Izohlar
Izohlar 1-4 / 4
Tekshirish paytida belgi uchun hisoblash. Qo'rquv va dahshat ...
rahmat
Qattiq mehnatingiz uchun rahmat!
Iqtibos:
№2 xabar muallifi fylosov
Qattiq mehnatingiz uchun rahmat!
O'zim uchun bir nechta oddiy misollarni echib, men ELCUT issiqlik yo'qotilishini 2 baravar oshirib yuborishini angladim. Bu xato yoki xususiyatmi - buni aniqlashga vaqt ham, xohish ham yo'q.
Sizning misolingizda, nomuvofiqlik ham taxminan ikki barobar.
Men ko'proq yoki kamroq baho bermayman. Harorat maydonlarini hisoblash uchun har qanday dastur tomonidan ko'rsatilgan issiqlik oqimining qiymati faqat qaysi chegara elementi (uning o'lchami) foydalanuvchi tomonidan ko'rsatilganiga bog'liq. ELCUTda bu boshqa dasturlarda "chekka"ni ko'rsatish orqali amalga oshiriladi. Va tumni xohlaganingizcha qilish mumkin - va 2 baravar ko'proq va 4 barobar kamroq o'rnating.
Nazariy jihatdan, qo'shma korxona (ular TPni majburiy hisoblashni joriy qilganligi sababli) talablarni aniq ko'rsatishi kerak edi. Va u erda hech narsa yo'q - bitta rasm, uning kelib chiqishi umuman noma'lum.
Qo'rquv va dahshat ...
Shunday qilib, tez orada energiya samaradorligi sahifalar soni bo'yicha atrof-muhitni muhofaza qilishdan o'zib ketadi (va ortda qoladi) (~ 300 varaq 7-8 shriftdagi plitalar)
Agar bir nechta binolar bo'lsa, unda ko'proq bo'ladi. Va bu P87 tomonidan belgilanadi. Hamma joyda "oqlash" kerak. Bundan kelib chiqqan holda, haddan tashqari g'ayratli va sinchkov mutaxassislar har bir ko'rsatkich bo'yicha hisob-kitob kursini - ular o'ylaganlaridek, bu qaerdan kelib chiqqanligini "raqamlar bilan bo'yashni" talab qiladilar. Agar kutilgandek natijalar qaydnomada berilgan bo‘lsa va “asoslar” arxivda bo‘lsa, hajm kamroq bo‘lardi. Ammo ular hali ham hisob-kitoblarni talab qiladi va ular hali ham tuzilishi kerak.
Va P87-ga o'zgartirishlar kiritilishi bilan, bundan ham yomoni bo'ladi - endi u bitta bo'lim emas, balki deyarli har bir bo'limda "bob" bo'ladi.