Hledej
Zobraz:
Univerzity
Kategorie
Rozšířené vyhledávání
12 663
projektů
Dynamika tekutinových mechanizmů - návody do cvičení
«»
| Přípona |
Typ skripta |
Stažené 0 x |
| Velikost 6,0 MB |
Jazyk český |
ID projektu 10957 |
| Poslední úprava 09.10.2017 |
Zobrazeno 1 144 x |
Autor: aladeen |
Sdílej na Facebooku |
||
| Detaily projektu | ||
- Cena:
8 Kreditů - kvalita:
92,3% -
Stáhni
- Přidej na srovnání
- Univerzita:Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava
- Fakulta:Fakulta strojní
- Kategorie:Technika » Strojírenství
- Předmět:Aplikovaná mechanika
- Studijní obor:-
- Ročník:3. ročník
- Formát:PDF dokument (.pdf)
- Rozsah A4:83 stran
Hydraulické systémy s nestacionárním tlakem a průtokem tekutiny se vyskytují v různých oblastech, např. hydroenergetika, čerpací technika, rozvody kapalín, hydraulické prvky, mazací systémy, biologické systémy apod. S rostoucím významem automatizace, samočinné regulace, programového řízení a numerického řízení se tyto systémy rozšiřují do mnoha průmyslových oborů. Teoretické předpoklady pro řešení dynamických úloh jsou dány v metodách klasické hydromechaniky. Matematický aparát byl v minulosti formulován řadou vynikajících vědců. Patřili mezi ně Bernoulli, ďAlambert, Euler, Laplace, Stokes, Navier, Newton, Reynolds a mnoho dalších. V posledních letech se pro stanovení dynamických vlastností určitého fyzikálního systému rozšířila metoda matematického modelování a simulace, přitom se používají postupy a metody teorie regulace, teorie obvodů, maticového počtu a metody řešení obyčejných a parciálních diferenciálních rovnic. V současnosti jsou určité zjednodušené postupy nahrazovány metodami numerickými ve spojení s výpočetní technikou. Správnost těchto výpočetních mechanismů se ověřuje experimentálně.
Teoretický předmět „Dynamika tekutinových mechanizmů" je zaměřen na matematické modely sloupce kapaliny a hydraulických prvků. Modely jsou založeny na jednorozměrné elektro-hydraulické analogii s teorií elektrických RLC obvodů. Pro ověření teorie bylo vybudováno experimentální zařízení, na kterém se prezentuje měření přechodových charakteristik. První kapitola je věnována popisu hydraulického obvodu, definování fyzikálních vlastností kapaliny a měření základních hydraulických veličin na této trati. Parametry měření jsou využity v matematických modelech v dalších kapitolách.
Matematické modely jsou realizovány v prostředí software Mathcad, lze samozřejmě využít i jiné systémy zaměřené na základní matematické operace a funkce včetně řešení obyčejných diferenciálních rovnic a systémů. Úvodní hodiny ve cvičení jsou pak nutně zaměřeny na seznámení se s příslušným software. Kapitola 7 se věnuje měření a matematické simulaci odezvy tlaku v obvodu s dlouhým potrubím dle kapitoly 1. Matematická simulace je provedena v prostředí software Flowmaster, který řeší potrubí se spojitě rozloženými parametry metodou charakteristik. Kapitola 9 se věnuje hydraulickému obvodu pro generování tlakových pulzů. Zabývá se stanovením amplitudové frekvenční charakteristiky tlaku experimentálně a matematickou simulací s využitím matematického modelu potrubí se spojitě rozloženými parametry. Pro numerické řešení je použita metoda Laplaceovy transformace. Data do matematického modelu jsou stanoveny experimentálně. V rámci kapitoly je experimentálně stanoven hydraulický ráz v dlouhém potrubí.
Teoretický předmět „Dynamika tekutinových mechanizmů" je zaměřen na matematické modely sloupce kapaliny a hydraulických prvků. Modely jsou založeny na jednorozměrné elektro-hydraulické analogii s teorií elektrických RLC obvodů. Pro ověření teorie bylo vybudováno experimentální zařízení, na kterém se prezentuje měření přechodových charakteristik. První kapitola je věnována popisu hydraulického obvodu, definování fyzikálních vlastností kapaliny a měření základních hydraulických veličin na této trati. Parametry měření jsou využity v matematických modelech v dalších kapitolách.
Matematické modely jsou realizovány v prostředí software Mathcad, lze samozřejmě využít i jiné systémy zaměřené na základní matematické operace a funkce včetně řešení obyčejných diferenciálních rovnic a systémů. Úvodní hodiny ve cvičení jsou pak nutně zaměřeny na seznámení se s příslušným software. Kapitola 7 se věnuje měření a matematické simulaci odezvy tlaku v obvodu s dlouhým potrubím dle kapitoly 1. Matematická simulace je provedena v prostředí software Flowmaster, který řeší potrubí se spojitě rozloženými parametry metodou charakteristik. Kapitola 9 se věnuje hydraulickému obvodu pro generování tlakových pulzů. Zabývá se stanovením amplitudové frekvenční charakteristiky tlaku experimentálně a matematickou simulací s využitím matematického modelu potrubí se spojitě rozloženými parametry. Pro numerické řešení je použita metoda Laplaceovy transformace. Data do matematického modelu jsou stanoveny experimentálně. V rámci kapitoly je experimentálně stanoven hydraulický ráz v dlouhém potrubí.
Klíčová slova:
fyzikální experiment
tekutinové mechanizmy
akumulátor
hydraulické obvody
simulace odezvy
tlakové pulzy
Obsah:
- ÚVOD 5
1. FYZIKÁLNÍ EXPERIMENT 6
1.1 schéma hydraulického obvodu a jeho popis 6
1.2 Použité prvky a přístrojové vybavení 8
1.3 Vyhodnocení měření a výpočet základních parametrů hydraulického rázu 11
1.3.1 Měrná hmotnost oleje 12
1.3.2 Měření viskozity rotačním viskozimetrem 12
2. URČENÍ R, L, C ODPORŮ PRO SLOUPEC KAPALINY 15
2.1 Statické vlastnosti sloupce kapaliny-odpor proti pohybu 15
2.1.1 Odpor proti pohybu 15
2.1.2 Linearizace 15
2.1.3 Výpočet odporu proti pohybu a linearizace 16
2.2 DYNAMICKÉ VLASTNOSTI SLOUPCE KAPALINY-ODPOR PROTI ZRYCHLENÍ A DEFORMACI 17
2.2.1 Odpor proti zrychlení 17
2.2.2 Odpor proti deformaci, hydraulická kapacita 17
2.2.3 Statická a dynamická charakteristika 18
2.2.4 Výpočet odporu proti zrychlení a deformaci a charakteristik 18
ŘEŠENÍ T - ČLÁNKU NUMERICKY 20
3.1 Numerické řešení 20
3.1.1 Laminámí proudění 20
3.1.2 Turbulentní proudění 21
3.1.3 Výpočet 21
3.2 Určení přenosu a pólů 23
3.2.1 Definice přenosu 23
3.2.2 Póly přenosu a stabilita soustavy 23
3.2.3 Grafické z obražení frekvenčních charakteristik a výpočet pólů 24
3.3 PŘENOSOVÁ MATICE 26
3.3.1 Graf cké zobrazení frekvenčních charakteristik 27
POTRUBÍ SE SPOJITĚ ROZLOŽENÝMI PARAMETRY 28
4.1 Matematický model 28
4.1.1 Rovnice matematického modelu 28
4.1.2 Dynamické odpory 28
4.2 PŘENOSOVÁ MATICE 29
4.2.1 Definice přenosové matice 29
4.2.2 Grafické vyhodnocení frekvenčních charakteristik 29
AKUMULÁTOR 31
5.1 TLAK A PRŮTOK V AKUMULÁTORU 31
5. LI Matematický model a dynamické parametry 31
5.1.2 Výpočet dynamických parametrů akumulátoru 31
5.1.3 Numerické řešení průtoku a tlaku v akumulátoru 32
5.1.4 Přenos v akumulátoru 33
5.1.5 Přenosová matice 34
5.2 přenosová matice při paralelním zapojení 35
maticové řešení hydraulického obvodu 36
6.1 Hydraulický obvod sériový 36
6.2 přenosové matice jednotlivých prvků a obvodu 38
6.3 výpočet přenosů 39
SIMULACE ODEZVY TLAKU V DLOUHÉM POTRUBÍ 41
7.1 Volba modelu v programu Flowmaster 41
7.1.1 Stlačitelné proudění ( Compressible ) 41
7.1.2 Nestlačitelné proudění (Incompressible ) 41
7.1.3 Silová hydrau/ika ( Fluid Power - llydraiilics ) 42
7.1.4 Modely potrubí 42
7.2 SIMULACE ODEZVY TLAKU PRO POTRUBÍ BEZ HYDRAULICKÉHO AKUMULÁTORU 43
7.3 SIMULACE ODEZVY TLAKU PRO POTRUBÍ S HYDRAULICKÝM AKUMULÁTOREM 52
7.4 SIMULACE AMPLITUDOVÉ FREKVENČNÍ CHARAKTERISTIKY TLAKU 55
VLIV DÉLKY POTRUBÍ A RYCHLOSTI ZVUKU POTRUBÍ 56
8.1 Vliv délky potrubí 56
8.2 Vliv rychlosti zvuku 57
8.3 Verifikace matematického modelu experimentem 58
HYDRAULICKÝ OBVOD PRO GENEROVÁNÍ TLAKOVÝCH PULZŮ 60
9.1 Popis obvodu 60
9.2 Použité prvky a přístrojové vybavení 61
9.3 Experimentální stanovení amplitudové frekvenční charakteristiky tlaku 66
9.4 Experimentální stanovení vstupních dat matematického modelu 70
9.4.1 Stanovení měrné hmotnosti a viskozity minerálního oleje 70
9.4.2 Stanovení Vine avizovaného odporu proti pohybu SV 71
9.4.3 Stanovení rychlosti zvuku v kapalině 73
9.5 matematická simulace amplitudové frekvenční charakteristiky tlaku 74
9.6 Experimentální stanovení hydraulického rázu v dlouhém potrubí s minerálním olejem 78
LITERATURA 81