Кузнецов Е.В. Комлект программ двух компьютерных лабораторных стендов: противоточный теплообменник, истечение воздуха через сопла - файл n9.doc

Кузнецов Е.В. Комлект программ двух компьютерных лабораторных стендов: противоточный теплообменник, истечение воздуха через сопла
скачать (6845.9 kb.)
Доступные файлы (150):
n1.bat
n2.bat
n3.bat
n4.bat
n5.bat
n6.doc840kb.10.01.2011 21:44скачать
SimEK_prospect.doc1526kb.28.11.2008 13:59скачать
n9.doc1231kb.02.02.2011 18:10скачать
n10.dac
n11.dll
n12.exe
n13.exe
n14.map
n15.map
B_PlotOnOff1_0.bmp
B_PlotOnOff1_1.bmp
B_RunStop1_0.bmp
B_RunStop1_1.bmp
B_RunStop2_0.bmp
B_RunStop2_1.bmp
n22.map
n23.bmp
n24.bmp
n25.bmp
n26.bmp
n27.bmp
n28.bmp
n29.bmp
n30.bmp
n31.vsm
n32.exe
n33.vsm
n34.vsm
n35.exe
n36.vsm
n37.bmp
n38.bmp
n39.bmp
n40.bmp
n41.bmp
n42.tmp
n43.tmp
n44.bmp
n45.bmp
n46.bmp
n47.bmp
n48.bmp
n49.bmp
n50.bmp
n51.bmp
n52.bmp
n53.bmp
n54.db
n55.
n56.bmp
n57.bmp
n58.bmp
n59.map
A_TimeEnd_0.bmp
A_TimeEnd_1.bmp
B_PlotOnOff1_0.bmp
B_PlotOnOff1_1.bmp
B_TimeReset_0.bmp
B_TimeReset_1.bmp
n66.bmp
n67.bmp
n68.bmp
n69.bmp
n70.bmp
Button1_0.bmp
Button1_1.bmp
Button2_0.bmp
Button2_1.bmp
n75.exe
n76.bmp
n77.bmp
n78.exe
n79.bmp
n80.bmp
n81.ico
n82.bmp
n83.bmp
n84.bmp
n85.bmp
n86.bmp
n87.bmp
n88.bmp
n89.bmp
n90.bmp
n91.bmp
n92.bmp
n93.bmp
n94.bmp
n95.bmp
KeyModel_1.bmp
n97.bmp
n98.tmp
n99.tmp
n100.tmp
n101.tmp
n102.tmp
n103.tmp
MainPanel_3_1.bmp
MainPanel_4.bmp
n106.bmp
n107.bmp
n108.bmp
n109.bmp
n110.bmp
n111.db
Time_w.bmp
n113.bmp
n114.bmp
n115.
n116.vsm
n117.vsm
n118.exe
n119.vsm
n120.vsm
n121.vsm
n122.vsm
n123.bmp
n124.bmp
n125.bmp
n126.doc148kb.26.07.2009 22:51скачать
n127.txt1kb.31.12.2008 14:50скачать
n128.vsm
n129.sek
SIMLIST_old.SEK
n131.isp
n132.exe
n133.
n134.
n135.ini
n136.dll
n137.gid
n138.cnt
n139.exe
n140.ocx
n141.dll
n142.dll
n143.dll
n144.ini
n145.wri
n146.log
n147.lf
n148.vsm
n149.log
n150.dll
n151.doc1471kb.10.01.2011 03:09скачать

n9.doc







SIMULATORS by EUGENE KUZNETSOV

SimEK leads to required skills





ИСТЕЧЕНИЕ ВОЗДУХА ЧЕРЕЗ СОПЛА
Компьютерные лабораторные стенды

Новороссийск

2011


О Г Л А В Л Е Н И Е


в в е д е н и е



Комплект из четырех лабораторных стендов представляет собой программу для персонального компьютера, моделирующую процессы истечения воздуха через суживающееся сопло и комбинированное сопло Лаваля.

Модели процессов были разработаны на основе теории истечения газа [1], [2].

Стенды могут быть использованы при обучении специалистов ряда инженерных специальностей, в учебные планы подготовки которых входит изучение термодинамики или теплотехники.

Программа стендов разработана в системе визуального моделирования динамических процессов Visual Simulation (VisSim), версии 6.0.

Предполагается, что методические указания к лабораторным работам на стендах, разрабатываются преподавателями соответствующих дисциплин с использованием данного описания.

1 ОПИСАНИЕ ПРОГРАММЫ компьютернЫХ лабораторнЫХ стендОВ



1.1 Установка программы стендов на компьютер и ее настройка



Для работы программы необходим IBM-совместимый компьютер, на котором установлена операционная система Windows 2000/XP/NT/Vista.

Необходим свободный объем 60 Мб на жестком диске.

Какие-либо другие требования к характеристикам компьютера отсутствуют.

Дистрибутив программы представляет собой самораспаковывающийся файл SetupHeatEng.exe.

Порядок установки:
1 Проверить, что на мониторе установлен режим 1024х768.
2 Скопировать дистрибутивный файл SetupHeatEng.exe на любой жесткий
диск компьютера в любую папку. Если на одном из жестких дисков ком-
пьютера имеется папка SimEK, то дистрибутивный файл следует скопи-
ровать в эту папку.
3 Распаковать дистрибутивный файл. После распаковки появится папка
HeatEngineering, содержащая файлы программы стендов.

Программf работает в системе визуального моделирования Visual Simulation (Vissim). Поэтому в компьютер сначала загружается программа-оболочка Vissim/Viewer, а в эту оболочку – программа стенда.

После загрузки пакета HeatEngineering необходимо настроить оболоч-ку. Настройка производится один раз, но может потребоваться повторная настройка после сбоя в работе компьютера.

Настройка оболочки производится с помощью Главного меню, расположенного в самой верхней части экрана под заголовком окна:

1 Из папки HeatEngineering запустить программу Vissim32.exe.
Эта программа вызывает на экран оболочку Vissim/Viewer, в которой
работают стенды.. На экране монитора появится окно оболочки, которое,
как правило, будет иметь вид, показанный на рис. 1.1.

2 Левую границу поля для вывода задач сдвинуть на левый край экрана.

3 Выполнить команду главного меню View и удалить с экрана Status Bar и
Tool Bar.

4 Выполнить команду главного меню View Fonts.. и установить шрифт:

MS Sans Serif, обычный, 8, черный.

5 Выполнить команду главного меню View Colors.. и установить цвета:
Window Background - темносерый,
Plot Background - белый,
Wires - синий,
Text - черный.

6 Вызвать из главного меню окно View и установить отметки на опциях
Presentation Mode. В результате настройки окно View должно иметь вид,
показанный на рис. 1.2.

7 Выполнить команду главного меню Tools Customize Tool Bars и в
появившемся диалоговом окне View Tool Bar установить отметку на Sim
Control и убрать все остальные отметки (см. рис. 1.3).

8 Панель Sim Control переместить на строку главного меню. В результате
окно оболочки должно иметь вид, показанный на рис. 1.4.

9 Выполнить команду главного меню Edit Preferences и в появившемся
диалоговом окне Preferences:
- открыть закладку Preferences и установить ее параметры так, как это
показано на рис. 1.5;

- открыть закладку Addons (рис. 1.6) и подсоединить файл динамической
библиотеки VisTrack.dll, находящийся в папке HeatEngineering (для
этого следует сделать двойной щелчок левой кнопкой мыши на много-
точии).

10 Выйти из программы Vissim32.exe.


Рис. 1.1 Окно оболочки VisSim/Viewer при первом запуске ее на компьютере.


Рис. 1.2 Окно View после настройки.

Рис. 1.3 Окно настройки панели инструментов View Tool Bar.



Рис. 1.4 Окно оболочки VisSim/Viewer после ее настройки.





Рис. 1.5 Установка параметров на закладке Preferences.

Рис. 1.6 Подключение файла VisTrack.dll:

a) закладка Addons до подключения,

b) закладка Addons с подключенным файлом.

1.2 Загрузка программы стендов



Предварительно следует проверить, что монитор работает в режиме 1024х768. При необходимости следует установить указанный режим Мони-тора.

Диск, на котором размещена программа, должен быть открыт для записи.

Программа стендов загружается в компьютер вместе с задачей, выбран-ной для выполнения. Перечень задач для стенда приведен в таблице 1.1.
Таблица 1.1

Перечень задач для лабораторных стендов

№№

п.п.

Исходное состояние лабораторных установок

Наименование

командного файла



Рабочий файл

Vissim
(эталонный файл)

1

Установки в действии.

Стенды в действии.

gasflow.vsm
(gasflow0.vsm)

2

Установки остановлены.

Лабораторные установки остановлены

gasflow1.vsm
(gasflow10.vsm



Порядок загрузки:

1 Открыть папку HeatEngineering.

2 Открыть папку 1 Загрузка тренажеров.

3 Открыть папку Истечение воздуха через сопла. На экране появится окно
с файлами задач для выполнения на тренажере, показанное на рис. 1.7.



4 Загрузить командный файл выбранной задачи (при этом сначала автомати-
чески загрузится оболочка Vissim/Viewer, а затем - файл выбранной за-
дачи).

5 Выполнить команду главного меню Edit Preferences и в появившемся
диалоговом окне убрать все отметки за исключением Color Display и
Color Compound Blocks.

Программа стенда работает в системе визуального моделирования
Visual Simulation (Vissim). Поэтому в компьютер загружается программа-
оболочка Visim/Viewer с исходным файлом программы (например, файл
gasflow.vsm). При этом на экране монитора появляется главная панель
стенда, показанная на рис. 1.8.

6 Панель управления работой тренажера (запуск, остановка, продолжение
работы) Sim Control переместить на место, показанное на рис. 1.8.

После первой загрузки стенда становятся доступными для загрузки непосредственно из программы Visim/Viewer и другие файлы задач. Файлы задач находятся в папке GasFlows, которая, в свою очередь, находится в папке HeatEngineering.

Рис. 1.7 Папка с командными файлами для загрузки стенда.


Для загрузки файла поставленной задачи непосредственно из программы Visim/Viewer следует выполнить команду главного меню File Open и в появившемся диалоговом окне (см. рис. 1.9) открыть папку GasFlows (в папке HeatEngineering) и выбрать файл согласно таблице 1.1.

Эталонные файлы следует использовать только для восстановления поврежденных рабочих файлов.

Рис. 1.8 Главная панель лабораторных стендов.



Рис. 1.9 Окно загрузки вариантов задач.
После загрузки программы стенда можно настроить параметры моделирования:

Порядок настройки параметров моделирования:

  1. Вызвать на экран одну из панелей изучения процессов.

  2. Открыть панель ГРАФИКИ.

  3. Вызвать диалоговое окно свойств моделирования, выполнив команды главного меню Simulate Simulation Properties.

  4. На экране появится окно Simulation Properties, показанное на рис. 1.10.

  5. Открыть закладку Range.

  6. Для изменения какой-либо из величин Time Step или End (sec) следует щелкнуть правой кнопкой мыши на малом окне с численным значением соответствующего параметра.

  7. В появившемся окне ввода необходимо ввести новое значение параметра.

При изменении значений параметров следует иметь в виду:
- увеличение Time Step может привести к отказу работы программы,

- увеличение End (sec) может привести к ухудшению качества графиков изменения
величин стенда.

Рис. 1.10 Окно настройки параметров моделирования.
7 Кроме того, в данном окне можно включить или отключить реальный
масштаб времени. Режим моделирования задается отметкой Run in Real
Time
. При установленной отметке стенд работает в реальном масштабе
времени. Если снять отметку Run in Real Time, то процессы на стенде
будут идти со скоростью, определяемой быстродействием компьютера.



1.3 Структура лабораторных стендов



Для пользователя стенды представляют комплекс панелей, выводимых на экран монитора.

При загрузке программы на экране монитора появляется главная панель стенда, соответствующая выбранной задаче согласно рис. 1.7. Вид главной панели показан на рис. 1.8.

С главной панели стенда возможен переход на остальные панели в соответствии со структурой стенда, приведенной на рис. 1.11. Вызов соответствующей панели производится щелчком правой кнопки мыши на клавише панели.

Для возвращения на главную панель следует щелкнуть правой кнопкой мыши на свободном поле панели (там, где указатель мыши имеет вид наклонной стрелки).


Рис. 1.11 Структура программы.

1.4 Управление работой программы



Общее управление работой программы производится с панели управления Sim Control (см. рис. 1.12) . На панели управления расположены кнопки выбора режима работы тренажера, нажимаемые левой кнопкой мыши.


Рис.1.12 Верхняя часть главной панели стенда.
Работа на стенде начинается с запуска процесса моделирования кнопкой Go.

При работе стенда процесс моделирования может быть остановлен кнопкой Stop.

Продолжение процесса моделирования после остановки производится кнопкой Continue.

Нажатие кнопки Go после остановки (вместо кнопки Continue), как правило, приводит к существенным ошибкам в работе стенда.

Нажатие кнопки Single Step вызывает пошаговую работу стенда (с остановкой после каждого шага).

Процесс моделирования длится 10000 с (см. на рис. 1.10 параметр End), после чего работа стенда полностью останавливается и на экран выводится сообщение об этом (см. рис. 1.13).

Рис. 1.13 Сообщение о полной остановке работы программы.

Повторный запуск стенда с первоначальными исходными данными производится следующим образом:


- выгружается файл данной задачи нажатием кнопки выгрузки варианта
задачи (см. рис. 1.12);

- выполняется команда главного меню File;

- в результате появляется окно (см. рис. 1.14), в нижней части которого нахо-
дится список файлов, которые последними загружались в тренажер и вы-
гружались из него;

- загружается файл, стоящий первым в этом списке.


Рис. 1.14 Главная панель программы с выгруженной задачей и списком последних
файлов, которые загружались в прогаммы.
В случае необходимости работы на стенде с новым вариантом задачи необходимо:


- выгрузить файл данной задачи (см. рис. 1.12);
- выполнить команду главного меню File Open и в появившемся диало-
говом окне (см. рис. 1.9) найти папку GasFlows и выбрать нужный файл,
поставленный вместе со стендом или подготовленный и сохраненный
преподавателем.

Полное окончание работы на стенде (выход из программы) может быть выполнено после остановки работы стенда (процесса моделирования) кнопкой Stop или вследствие окончания времени работы (см. рис. 1.13) одним из двух способов (см. рис. 1.9):

В случае необходимости работы на стендее с новой задачей возможны два варианта действий:

1 Полностью выйти из задачи (выйти из оболочки Vissim/Viewer и загрузить
новую задачу с помощью командного файла в папке Истечение воздуха
через сопла
.

2 Загрузить новую задачу без выхода из Vissim/Viewer:
- выгрузить файл данной задачи (см. выше);
- выполнить команду главного меню File Open и в появившемся диало-
говом окне (см. рис. 1.9) найти папку GasFlows и выбрать нужный файл,
поставленный вместе с тренажером (см. таблицу 1.1) или подготовленный
и сохраненный преподавателем.
Управляющими устройствами данного стенда являются слайдеры.

Слайдер, служит для задания какой-либо величины, например, для подачи воздуха компрессором (см. рис. 1.8).

Изменение величины производится двумя способами:



- дискретно щелчками левой кнопки мыши, когда ее указатель находится на
линии справа или слева от ползунка.

Пользователь также может создать свой вариант задачи (новое упражнение), выполнив следующее:

- привести стенд в состояние, которое будет исходным для новой задачи;
- вызвать на экран панель ГРАФИКИ,
- выполнить команду главного меню Simulate Snap States;

- в результате все переменные задачи принимают текущие значения,

- сохранить задачу в новом файле с помощью команды главного меню File
Save As,

В этом случае существует опасность изменить исходный файл задачи, переписав какой-нибудь новый созданный файл на место исходного.

2 ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНых СТЕНДов



Программа для изучения процессов истечения воздуха через сопла, содержит 4 стенда:
- для изучения процесса истечения через суживающееся сопло (рис. 2.1.),
- для лабораторных работ на стенде суживающегося сопла,

- для изучения процесса истечения через комбинированное сопло Лаваля,
- для лабораторных работ на стенде комбинированного сопла Лаваля.

На всех стендах используются одинаковые лабораторные установки, которые содержат (рис. 2.1.):

- цилиндр с крышками, через которые подводится и отводится воздух;
- перегородка цилиндра с исследуемым соплом, разделяющая цилиндр на
входную и выходную камеры;
- компрессор, подающий воздух из атмосферы во входную камеру цилиндра;
- теплообменный аппарат (ТОА), который нагревает или охлаждает воздух,
подаваемый во входную камеру, до заданной температуры;
- регулятор давления во входной камере, который поддерживает в ней задан-
ное давление воздуха путем изменения расхода воздуха через клапан
сброса;
- клапан отвода воздуха из выходной камеры с ручным управлением;
- расходомер или счетчик расхода воздуха, отводимого из выходной камеры
в атмосферу.

На каждом стенде расположены панели:

- ввода конструктивных параметров сопла,
- ввода исходных параметров, определяющих режим работы лабораторной
установки,
- вывода измеряемых параметров режима работы установки.

На стендах изучения процессов дополнительно размещены панели вывода расчетных параметров истечения воздуха через сопло.

В нижней части панелей для изучения процессов (рис. 2.1 и 2.3) размещены клавиши вызова:

- панелей для ввода дополнительных данных, показанных на рис. 2.5,

- панелей для вывода графиков изменения параметров внутри сопла (рис. 2.6
и 2.7).

На панели ввода дополнительных данных можно ввести значения газовой постоянной и коэффициента Пуассона различных газов. Таким образом, на данных лабораторных стендах можно проводить изучение истечения через сопла не только воздуха, но и других газов.



Рис. 2.1 Панель стенда для изучения истечения воздуха через
суживающееся сопло.



Рис. 2.2 Панель стенда для выполнения лабораторных работ
по суживающемуся соплу.



Рис. 2.3 Панель стенда для изучения истечения воздуха через
комбинированное сопло.


Рис. 2.4 Панель стенда для выполнения лабораторных работ
по комбинированному соплу.


Рис. 2.5 Панель ввода дополнительных данных.



Рис. 2.6 Панель вывода графиков изменения параметров потока воздуха внутри суживающегося сопла.


Рис. 2.7 Панель вывода графиков изменения параметров потока воздуха
внутри комбинированного сопла.

3 РАБОТА НА ЛАБОРАТОРНых СТЕНДах



Выполнение работ на лабораторных стендах процессов истечения воздуха через сопла содержит следующие этапы:
- подготовка варианта задачи,
- вывод лабораторной установки на требуемый режим,
- запись измеряемых параметров,
- расчет показателей истечения воздуха через сопло,
- анализ полученных результатов.

Подготовка варианта задачи для обоих типов сопла включает:

- выбор диаметров сопла для входного и минимального сечений,

- выбор значений давления и температуры воздуха во входной камере,

- выбор значения давления воздуха в выходной камере,
- выбор давления и температуры атмосферного воздуха,
- ввод указанных выше величин в таблицы на панелях стенда.

Лабораторная установка в исходном состоянии выведена из действия.

Вывод лабораторной установки на режим, соответствующий исходным данным опыта содержит следующие операции:
- полностью закрыть клапан отвода воздуха,

- установить заданное давление воздуха во входной камере,

- запустить компрессор подачи воздуха во входную камеру,

- постепенно увеличивать подачу компрессора до тех пор, пока давление воз
духа во входной камере не станет равно заданному,
- продолжать постепенное увеличение подачи компрессора до тех пор, пока
регулирующий клапан сброса не откроется до Мс=85-90%,

- подождать пока давление и температура воздуха в обеих камерах не станут
одинаковыми и постоянными,
- постепенно открывать клапан сброса до тех пор, пока давление пара в вы-
ходной камере не станет равным, заданному значению для данного опыта,

- убедиться в следующем:
- давление и температура воздуха в камерах постоянны,

- давление воздуха во входной камере равно заданному,

- клапан сброса не полностью закрыт (Мс>0).

- включить таймер счетчика расхода воздуха и остановить его через
100-200 с.

Выполнение остальных (трёх последних) этапов лабораторной работы производится по методическим указаниям, которые должны быть разработаны преподавателями дисциплин, в учебном процессе которых используется данный лабораторный стенд.

Разработка методических указаний может базироваться на учебных пособиях [1], [2].

л и т е р а т у р а




1 Елема В.А. Техническая термодинамика и теплопередача для судовых ме-
хаников: Учебное пособие. Новороссийск, РИО НГМА, 1996. – 162 с.

2 Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача: Учебное по-
собие, 3-е изд. М.: Высшая школа, 1980. – 469 с.




Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации