Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПЕРЕДАЧИ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГИИ НА ПРИМЕРЕ КОНВЕКЦИИ В СРЕДЕ FLOWVISION

Работа №14264
Тип работыДипломные работы
Предметматематика
Объем работы52
Год сдачи2017
Стоимость3700 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено 8
Не подходит работа?

Узнай цену на написание
ВВЕДЕНИЕ 3
1 Теоретические основы теплопередачи 6
1.1 Конвекция. Конвективный теплоперенос 6
1.2 Теория FlowVision и SolidWorks 9
2 Математическое и 3d моделирование в программных комплексах SolidWorks и FlowVision. 17
2.1 Моделирование объектов исследования в среде SolidWorks 17
2.2 Визуализирование процесса теплопереноса 39
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 50
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 51
Тема исследования: моделирование в среде FlowVision процесса конвективной передачи тепловой энергии от нагретого тела к газу в замкнутом пространстве.
Актуальность исследования: Конвекция - это процесс переноса энергии потоками жидкости или газа. Конвективные движения являются неотъемлемыми элементами многих природных процессов, наблюдаемых в атмосфере и океанах Земли, а также течений, реализуемых в различных технологических устройствах. Это определяет большой интерес к экспериментальному и численному изучению конвективных процессов [1].
Процесс теплопередачи становится возможным благодаря наличию у всех тел тепловой энергии, которая обусловлена движением атомов и молекул, из которых они состоят. Решение задач теплообмена представляет большую научную и практическую значимость. Они могут быть использованы при расчетах, связанных с системой отопления частных домов, на производстве, в исследовательской деятельности [2].
Вопрос теплопереноса на примере конвекции рассматривался многими учеными, кандидатами и докторами физико-математических наук. Написано много научных работ по данной теме и сопряженной с ней так, например, Федорова А. А. в свой диссертации «Свободная конвекция жидкости и теплообмен в окрестностях трубопровода» рассчитывала тепловые потери от трубопровода в грунт с учетом миграции грунтовых вод. Попов В.Д., Бучнев С.А., Фомин А.А. и другие написали научный труд «Моделирование теплопереноса в твердых неметаллических материалах и изделиях», в котором они разработали новый метод неразрушающего контроля для твердых неметаллических материалов [3].
Объект исследования - процесс передачи тепловой энергии.
Предмет исследования - модель в среде FlowVision.
Цель работы - смоделировать в среде FlowVision процесс конвективной передачи тепловой энергии от нагретого тела (батареи) к газу в замкнутом пространстве.
Для достижения цели работы поставлены следующие задачи:
1) Изучить принципы работы программных комплексов SolidWorks и FlowVison
2) Создать 3D модель комнаты наполненной воздухом с горячей батареей внутри в SolidWorks и экспортировать эту модель во FlowVison
3) Смоделировать процесс конвективного теплопереноса от нагретого тела к газу в замкнутом пространстве с использованием созданной 3D модели.
4) Визуализировать тепловые потоки в разные моменты времени, изучить их эволюцию.
В работе были использованы следующие методы исследования: анализ литературы по теме работы, 3d и математическое моделирование процесса теплопередачи, обобщение полученных результатов.
Исходя из вышесказанного практическая значимость обусловлена возможностью использования методов моделирования, применяемых в выпускной квалифицированной работы, при расчетах и проектировании систем отопления.
Выпускная квалифицированная работа (ВКР) состоит из введения, двух глав, каждая из которых разделена на 2 подглавы, заключения, списка использованных источников.
Введение включает в себя постановку цели и задач исследования. В нем мы определили объект и предмет нашей работы. Также, описали методы, используемые в исследовании и раскрыли практическую значимость работы. В конце описана структура работы с кратким ее изложением.
В первой главе нами рассмотрены два вопроса, в связи с этим она делится на 2 подглавы. В первой подглаве рассмотрен теоретический аспект нашего исследования: конвекция, конвективный теплоперенос. Описаны формулы Навье-Стокса и энергии, используемые в среде FlowVision для расчета теплопереноса. Во второй мы подробно описали программные комплексы SolidWorks и FlowVision, привели примеры работы в них и описали их практическое назначение.
Во второй главе нашей работы мы также рассмотрели два вопроса, и она тоже разделена на две полноценные подглавы, но они обе носят практический характер. В первой мы подробно описали процесс 3d моделирования объектов нашего исследования и их сборки. Каждый шаг мы сопроводили скриншотом и описанием к нему. Во второй мы описали процесс визуализации тепловых потоков в рассматриваемой нами комнате с батареей. Здесь мы также подробно описали каждый шаг и сопроводили описание скриншотами. В работе не будет представлено расчетов так как они выполняются программным комплексом FlowVision автоматически, а также они достаточно громоздки.
В заключении мы получили визуализированные потоки нагретого воздуха в различные моменты времени и тем самым доказали наличие конвективного теплопереноса в комнате.
В списке литературы указано 30 источников из которых мы брали информацию по теме работы. Приложения отсутствуют.
Процесс конвективного теплообмена наблюдается в природе: перенос тепла в атмосфере, морях и океанах. При этом люди научились использовать его для собственных нужд. Принцип его работы используют в металлургии, ракетной технике и энергетике. Но одним из первых видов применения конвективного теплообмена, который широко используется и по настоящее время — это отопление [15].
В настоящей выпускной квалифицированной работе (ВКР) мы экспериментальным путем доказали наличие теплообмена в комнате, которую мы смоделировали в программном комплексе SolidWorks. Для этого мы визуализировали данный процесс, причем помимо визуализации течения потоков теплового воздуха в комнате, мы ещё визуализировали и изменение скорости его распространения. Для того чтобы была возможность задать граничные условия батареи находящейся внутри комнаты мы произвели её разрез на расстоянии 1500 мм от крайне стены к центру. Приостанавливая расчеты, мы фиксировали изображения в разные моменты времени и по ним проследили эволюцию конвективного теплопереноса в комнате.
Таким образом, все поставленные перед нами задачи мы в полной мере реализовали, цель работы достигнута. Материалы и результаты данной выпускной квалифицированной работы (ВКР) могут быть использованы в качестве основы для более глубокого изучения данного процесса.
1. Сухановский А.Н. Формирование дифференциального вращения в цилиндрическом слое жидкости// Вычислительная механика сплошных сред. - 2010.
2. Мазо А.Б. М 13 Основы теории и методы расчета теплопередачи: учебное пособие / А.Б. Мазо - Казань: Казан. ун-т, 2013.
3. Физическая энциклопедия. В 5ти томах.—
М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988
4. https://www. isuct. ru
5. Темам Р. Уравнения Навье — Стокса. Теория и численный анализ. — 2¬е изд. — М.: Мир, 1981.
6. Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Гидродинамика. — Издание 4-е, стереотипное. — М.: Наука, 1988.
7. Кутепов А. М., Стерман Л. С., Стюшин Н. Г. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании. — 3-е изд., испр. — М.: Высшая школа, 1986
8. Кутепов А. М., Стерман Л. С., Стюшин Н. Г. Гидродинамика и теплообмен при парообразовании. — 3-е изд., испр. — М.: Высшая школа, 1986
9.Эккерт Э.-Р., Дрейк Р.-М., Теория тепло- и массообмена, пер. с англ., М. - Л., 1961
10. Гухман А. А., Применение теории подобия к исследованию процессов тепло- и массообмена (Процессы переноса в движущейся среде), M., 1967
11. Исаченко В. П., Осипова В. А., Сукомел А. С., Теплопередача, М.,
1969.
12. Лариков Н.Н. Теплотехника: Учебник для вузов. -3-е изд., перераб. и дополн.-М.; Стройиздат, 1985
13. Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача. -М.; Высшая школа, 1969
14. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. -М.; Энергия,
15. Теплотехника /Хазен М.М., Матвеев Г.А. и др. -М.; 1981.
16. Ташлыкова-Бушкевич И. И. Физика. Уч. пособие. В 2 ч. Ч. 2. Минск,
2008
17.Остроумов Г. А. Свободная тепловая конвекция в условиях внутренней задачи. Москва — Ленинград. Гостехиздат.— 1952.
18. Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен. -М.: Мир, 1990, т.1, 385с., т.2, 337с
19. Прохоренко В. SolidWorks. Практическое руководство. - изд. Бином,
2004
20. Использование средств компьютерного моделирования в курсах механики жидкости и газа: Учебно-методическое пособие / Сост.Кондратин Т.В., Ткаченко Б.К., Березникова М.В. и др.-М.:МФТИ, 2005. -112 с.
21. http://wikiwhat.ru
22. Смородинский Я.А. Температура. М., 1981
23. Поль Р. Механика, акустика и учение о теплоте. М., 1971
24. Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Т. II. Термодинамика и молекулярная физика. — 5 изд., испр.. — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005.
25. http://help.solidworks.com
26. Дударева Н., Загайко С. SolidWorks 2009 на примерах. - изд. «БВХ- Петербург» Санкт -Петерберг, 2009
27.Основы проектирования в SOLIDWORKS 2016 / Дмитрий Зиновьев - 1-е изд. 2017. Редактор: Азанов М.И
28.http s ://tesis .com.ru
29.ООО «ТЕСИС». Система моделирования движения жидкости и газа FlowVision Версия 2.05.04 Примеры решения типовых задач. Москва. 1999¬2008
30.Учебное пособие / Кондранин Т.В., Ткаченко Б.К., Березникова М.В. и др.-М.: МФТИ, 2005.

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.

Пожалуйста, укажите откуда вы узнали о сайте!
Обновить рисунок

© 2008-2018 Сервис продажи готовых курсовых работ, дипломных проектов, рефератов, контрольных и прочих студенческих работ.