Расчет уровня жидкости в аппарате

Пояснительная записка Санкт-Петербургский Государственныйтехнологический институт техническийуниверситет Кафедра систем автоматизированногопроектирования и управления Моделированиесистем Вариант 23 Пояснительнаязаписка к курсовому проекту Тема Расчет уровняжидкости в аппарате . Выполнила студентка гр. 833 Сухинская В.А.Руководитель Рукин В.Л. Санкт-Петербург 2006

СодержаниеЗадание на курсовоепроектирование 3Описание модели . .4Описание интерфейса модели 6Пример работы модели .8Выводы по работе. 9 Задание накурсовое проектирование Описание моделиСоздание модели начнем с задания входных и выходных параметров рис.1 .Рисунок 1 Входные и выходные параметры моделиМодель имеет три входа H 0 начальный уровень жидкости в аппарате, м P1 n давление на входе ваппарат,

Па Patm n атмосферноедавление, Па.и один выход P2 k давление на выходе из аппарата, Па. Для построения моделинам также необходимо задать параметры класса S площадь поперечного сечения аппарата, м 2 d 1 диаметр входного сужающего устройства, м d 2 диаметр выходного сужающего устройства, м ksi 1 коэффициент местных сопротивлений навходе в аппарат ksi 2 коэффициент местных сопротивлений навыходе из аппарата ro плотность жидкости, кг м 3

Hmax максимальный уровень жидкости в аппарате,м.внутренние переменные V объем жидкости в аппарате, м 3 h текущий уровень жидкости в аппарате, м P1 текущее давление на входе в аппарат, Па P2 текущее давление на выходе из аппарата, Па Patm текущее атмосферное давление, Па Q1 расход жидкости через входное устройство,м 3 с Q2 расход жидкости через выходное устройство,м 3 с t время проведения процесса, с k1 коэффициент пропускной

способности k2 коэффициент пропускной способности d 2 t текущий диаметр выходного отверстия, м scale переменная для регулировки скоростипроцесса.и константы g ускорение свободного падения, м с 2. Следующим шагом является создание карты поведения, которое включает всебя создание узлов, переходов между этими узлами, задание условий переходов, атакже локального поведения в узлах.Внашем случае карта поведения имеет очень простую структуру и состоит всего изтрех последовательно соединенных

узлов. На рисунке 2 изображена карта поведениямодели. Рисунок 2 Описание узлов Узел init это начальный узел, т.е. узел из которого происходит запуск модели, а такжеинициализация всех начальных параметров. Узел Работа аппаратаявляется основным узлом и имитируетпроцесс работы аппарата. В этом узле осуществляются все расчеты, связанные сопределением уровня жидкости в аппарате в зависимости

от входных воздействий ипараметров аппарата. Локальное поведение в этом узле описывается следующейсистемой уравнений Узел выход узел, в котором завершается выполнение модели. Во входных действиях этогоузла производится вывод на экран сообщения о переполнении аппарата и остановмодели.Описание переходов Из узла init вузел Работа аппарата этотбезусловный переход. Служит для перевода аппарата в рабочее состояние.

Переход из узла Работа аппарата в узел выходпроисходит при переполнении аппарата или при полном его опустошении, т.е. когдатекущий уровень жидкости в аппарате превысит максимально допустимый или станетравным нулю h lt 0 or h gt Hmax . При этом будет выдано одно из следующихсообщений Рисунок 3 Сообщение о превышении допустимого уровняжидкостиРисунок 4 Сообщение об опустошении аппаратаОписание интерфейса моделиДля обеспечения возможности управления моделью

была создана следующая 2D анимация рис.5 .С помощью ползунков можно во время работы моделирегулировать значение давления на входе в аппарат, атмосферного давления, атакже диаметра выходного сужающего устройства.Для численного отображения уровня жидкости в аппаратесоздадим временную диаграмму, на которую будет выводиться текущий уровеньжидкости в аппарате и максимально допустимый. Пример временной диаграммыизображен на рисунке 6.

Рисунок 5 Регулировка характеристик моделиРисунок 6 Пример временной диаграммыДля графической иллюстрации работы аппарата добавлена тр хмерная анимация рис.7 .Рисунок 3Dанимация процессаПримерработы моделиДанные эксперимента H 0 1 м,P1 n 20 000 Па,Patm n 10 000 Па,S 0,1 м 2,d 1 0,0045 м,d 2 0,0055 м,ksi 1 0,5, ksi 2 0,5,ro 925 кг м 3,Hmax 5 мРезультатыработы модели Рисунок 8 Временная диаграмма результатов экспериментаПри работы

аппарата произошло его переполнение за время 14.7 секунд.Выводы по работеВ ходевыполнения данной курсовой работы была создана модель для расчета уровняжидкости в аппарате.Дляобеспечения возможности влияния на ход процесса работы аппарата была создана панельуправления, которая позволяет изменять некоторые параметры аппарата и внешнейсреды. Изменение этих параметров позволяет изучить их влияние на ход процесса увеличениеатмосферного давления

и давления на входе в аппарат приводит к увеличениюуровня жидкости, а увеличение диаметра выходного сужающего устройства кснижению уровня жидкости в аппарате.Длябольшей наглядности была создана трехмерная модель разработанной модели.Такимобразом, была создана модель исследуемой системы и изучено влияние на поведениесистемы е основных параметров.Длявыполнения курсовой работы была использована среде визуального моделирования

Model Vision Studium 2. Данная средаоставила довольно не однозначное впечатление, т.к. с одной стороны, онадостаточно легко и быстро позволяет создавать и использовать модели реальныхпроцессов, а с другой стороны ее нестабильная работа и обилие ошибок в значительной мере затрудняет работу с этойпрограммой.