Алгоритм и программа расчета и визуализации двухмер-ного температурного поля вертикального плитового холодильника
Предложена математическая модель стационарного процесса переноса теплоты вертикального плитового холодильника для доменной печи в системе гарнисаж (кладка)—набивка—плитовой холодильник—засыпка—кожух. На основе этой модели разработан алгоритм и программа, позволяющие рассчитать тепловое поле, а также...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Электронное моделирование |
|---|---|
| Дата: | 2009 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України
2009
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101494 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Алгоритм и программа расчета и визуализации двухмер-ного температурного поля вертикального плитового холодильника / М.А. Волк, А.Н. Бугрий, А.Л. Скоромный // Электронное моделирование. — 2009. — Т. 31, № 3. — С. 65-72. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860062191037710336 |
|---|---|
| author | Волк, М.А. Бугрий, А.Н. Скоромный, А.Л. |
| author_facet | Волк, М.А. Бугрий, А.Н. Скоромный, А.Л. |
| citation_txt | Алгоритм и программа расчета и визуализации двухмер-ного температурного поля вертикального плитового холодильника / М.А. Волк, А.Н. Бугрий, А.Л. Скоромный // Электронное моделирование. — 2009. — Т. 31, № 3. — С. 65-72. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Электронное моделирование |
| description | Предложена математическая модель стационарного процесса переноса теплоты вертикального плитового холодильника для доменной печи в системе гарнисаж (кладка)—набивка—плитовой холодильник—засыпка—кожух. На основе этой модели разработан алгоритм и программа, позволяющие рассчитать тепловое поле, а также визуализировать результаты расчета. Рассмотрена возможность распараллеливания алгоритма.
Запропоновано математичну модель стаціонарного процесу переносу теплоти вертикального плитового холодильника для доменної печі в системі гарнисаж (кладка)—набивання— плитовий холодильник—засипання—кожух. На основі цієї моделі розроблено алгоритм і програму, що дозволяють розрахувати теплове поле, а також візуалізувати результати розрахунку. Розглянуто можливість створення паралельного алгоритму.
A mathematical model of stationary heat transfer process of the vertical tiled refrigerator for a high furnace is presented in the paper. An algorithm and program, allowing one to calculate the thermal field and to visualize the calculation resultsjs developed on the model basis. A possibility of creation of a parallel algorithm is considered.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:05:02Z |
| format | Article |
| fulltext |
ÓÄÊ 669.162.214
Ì. À. Âîëê, À. Í. Áóãðèé, êàíäèäàòû òåõí. íàóê,
Õàðüêîâñêèé íàöèîíàëüíûé óíèâåðñèòåò ðàäèîýëåêòðîíèêè
(Óêðèàíà, 61166, ã. Õàðüêîâ, ïð. Ëåíèíà, 14, êàô. ÝÂÌ,
òåë. (057) 702-13-54, E-mail: volk@kture.kharkov.ua, capral@kture.kharkov.ua),
À. Ë. Ñêîðîìíûé
Óêðàèíñêèé ãîñóäàðñòâåííûé íàó÷íî-òåõíè÷åñêèé öåíòð «Ýíåðãîñòàëü»
(Óêðàèíà , 61166, ã. Õàðüêîâ, ïð. Ëåíèíà, 9,
òåë. (057) 702-57-01+ äîï. 2-29, ôàêñ (057) 702-17-32,
E-mail:escs@energostal.kharkov.ua)
Àëãîðèòì è ïðîãðàììà ðàñ÷åòà
è âèçóàëèçàöèè äâóõìåðíîãî òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ
âåðòèêàëüíîãî ïëèòîâîãî õîëîäèëüíèêà
(Ñòàòüþ ïðåäñòàâèë ä-ð òåõí. íàóê Â. Ï. Ñèìîíåíêî)
Ïðåäëîæåíà ìàòåìàòè÷åñêàÿ ìîäåëü ñòàöèîíàðíîãî ïðîöåññà ïåðåíîñà òåïëîòû âåðòèêàëü-
íîãî ïëèòîâîãî õîëîäèëüíèêà äëÿ äîìåííîé ïå÷è â ñèñòåìå ãàðíèñàæ (êëàäêà)—íàáèâêà—
ïëèòîâîé õîëîäèëüíèê—çàñûïêà—êîæóõ. Íà îñíîâå ýòîé ìîäåëè ðàçðàáîòàí àëãîðèòì è
ïðîãðàììà, ïîçâîëÿþùèå ðàññ÷èòàòü òåïëîâîå ïîëå, à òàêæå âèçóàëèçèðîâàòü ðåçóëüòàòû
ðàñ÷åòà. Ðàññìîòðåíà âîçìîæíîñòü ðàñïàðàëëåëèâàíèÿ àëãîðèòìà.
Çàïðîïîíîâàíî ìàòåìàòè÷íó ìîäåëü ñòàö³îíàðíîãî ïðîöåñó ïåðåíîñó òåïëîòè âåðòèêàëüíîãî
ïëèòîâîãî õîëîäèëüíèêà äëÿ äîìåííî¿ ïå÷³ â ñèñòåì³ ãàðíèñàæ (êëàäêà)—íàáèâàííÿ— ïëè-
òîâèé õîëîäèëüíèê—çàñèïàííÿ—êîæóõ. Íà îñíîâ³ ö³º¿ ìîäåë³ ðîçðîáëåíî àëãîðèòì ³ ïðîãðà-
ìó, ùî äîçâîëÿþòü ðîçðàõóâàòè òåïëîâå ïîëå, à òàêîæ â³çóàë³çóâàòè ðåçóëüòàòè ðîçðàõóíêó.
Ðîçãëÿíóòî ìîæëèâ³ñòü ñòâîðåííÿ ïàðàëåëüíîãî àëãîðèòìó.
Ê ë þ ÷ å â û å ñ ë î â à: ïëèòîâîé õîëîäèëüíèê, òåìïåðàòóðíîå ïîëå, àëãîðèòì, ïðîãðàììà.
Íàäåæíîñòü ðàáîòû è äëèòåëüíîñòü êàìïàíèè äîìåííîé ïå÷è (ÄÏ) â çíà-
÷èòåëüíîé ñòåïåíè îïðåäåëÿåòñÿ óñëîâèÿìè âçàèìîäåéñòâèÿ åå ñèñòåìû
îõëàæäåíèÿ è ôóòåðîâêè [1]. Ñèñòåìà îõëàæäåíèÿ ñîñòîèò èç ýëåìåíòîâ
òåïëîâîé çàùèòû ðàçëè÷íûõ êîíñòðóêöèé, ñîåäèíåííûõ ìåæäó ñîáîé òðóáî-
ïðîâîäàìè. Â íàñòîÿùåå âðåìÿ 60—70% ÄÏ â èíäóñòðèàëüíî ðàçâèòûõ ñòðà-
íàõ ìèðà îáîðóäîâàíû âåðòèêàëüíûìè ïëèòîâûìè õîëîäèëüíèêàìè [2]. Îä-
íîé èç ïðîáëåì èõ ðàñ÷åòà ÿâëÿåòñÿ íå óäîâëåòâîðèòåëüíàÿ äëèòåëüíîñòü
êàìïàíèé ÄÏ, ïîýòîìó ñîâåðøåíñòâîâàíèå êîíñòðóêöèè âåðòèêàëüíûõ ïëè-
òîâûõ õîëîäèëüíèêîâ — àêòóàëüíàÿ è âàæíàÿ çàäà÷à òåïëîýíåðãåòèêè äîìåí-
íîãî ïðîèçâîäñòâà.
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2009. Ò. 31. ¹ 3 65
�������� �
��
�
�� ���������� ��
Ìàòåìàòè÷åñêàÿ ìîäåëü òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ õîëîäèëüíèêà. Ïî-
ñêîëüêó ãîðèçîíòàëüíûå òåïëîâûå ïîòîêè â ÄÏ â 40 ðàç ïðåâûøàþò âåðòè-
êàëüíûå [3], äëÿ óïðîùåíèÿ ðàñ÷åòà òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ â èññëåäóåìîé
ñèñòåìå òðåõìåðíàÿ çàäà÷à ðàñ÷åòà òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ ñâåäåíà ê äâóõ-
ìåðíîé (ðèñ. 1) ñ äîñòàòî÷íîé ñòåïåíüþ òî÷íîñòè. Íà ðèñ. 1 îáîçíà÷åíî: Q —
òåïëîâîé ïîòîê, Âò; �1, � 2, � 3, � 4, � 5 — êîýôôèöèåíòû ñîîòâåòñòâåííî
òåïëîïðîâîäíîñòè ãàðíèñàæà (êëàäêè), çàñûïêè, õîëîäèëüíèêà, íàáèâêè,
êîæóõà, Âò/(ì � Ê); �1, � ýô, � 3 — êîýôôèöèåíòû òåïëîîòäà÷è ñîîòâåòñò-
âåííî îò ãàçîâ ê êëàäêå, îò ñòåíêè òðóáêè ê îõëàäèòåëþ, îò êîæóõà ê
âîçäóõó, Âò/(ì2� Ê); t1, t2, t3 — òåìïåðàòóðà ãàçîâ ñîîòâåòñòâåííî â ïå÷è,
îõëàäèòåëÿ, âîçäóõà îêðóæàþùåé ñðåäû, °Ñ.
Ïðè ðåàëèçàöèè àëãîðèòìà â ðàñ÷åòíîé ñõåìå ïðèíÿòû ñëåäóþùèå
äîïóùåíèÿ, òàêæå ïîçâîëèâøèå ñóùåñòâåííî óïðîñòèòü ðåøåíèå ïîñòàâ-
ëåííîé çàäà÷è:
ó÷èòûâàÿ ìàëîå îòíîøåíèå òîëùèíû ê íàðóæíîìó äèàìåòðó êîæóõà
(dí/dâ << 2), êðèâèçíîé êîæóõà ïðåíåáðåãàåì ñ ïîãðåøíîñòüþ ìåíåå 4% [4];
òåïëîôèçè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè ïëèòîâîãî õîëîäèëüíèêà, íàáèâêè è
êîæóõà ïîñòîÿííû;
ãîðÿ÷àÿ ïîâåðõíîñòü õîëîäèëüíèêà — ãëàäêàÿ;
ñòðóêòóðà ãàðíèñàæà, îáðàçîâàííîãî íà ïîâåðõíîñòè êëàäêè, ãîìîãåííàÿ;
íà ãðàíèöå ìàòåðèàëîâ ñ ðàçëè÷íûìè êîýôôèöèåíòàìè òåïëîïðîâîä-
íîñòè âûïîëíÿåòñÿ óñëîâèå ñîâåðøåííîãî òåïëîâîãî êîíòàêòà.
Ì. À. Âîëê, À. Í. Áóãðèé, À. Ë. Ñêîðîìíûé
66 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2009. V. 31. ¹ 3
1 2 3 4 5
y
Q
1 , t1 3, t3
�
� �
� � � � �
ýô, t 2
q= 0
q= 0
0 a
b
x x x xx1 2 3 4
Ðèñ. 1
Çàïèøåì â îáùåì âèäå äèôôåðåíöèàëüíîå óðàâíåíèå òåïëîïðîâîä-
íîñòè â äåêàðòîâûõ êîîðäèíàòàõ:
�
��
�
�
�
�
�
� �� � �
t
a
t
x
t
y
t
z
q
C
v
�
�
�
�
��
2 2 2
,
(1)
ãäå
�
��
t
— ãðàäèåíò òåìïåðàòóðû âî âðåìåíè, äëÿ ñòàöèîíàðíîé çàäà÷è
�
��
t
0; a — êîýôôèöèåíò òåìïåðàòóðîïðîâîäíîñòè a
C
�
�
, ì2/ñ; � — ïëîò-
íîñòü, êã/ì3; Ñ — òåïëîåìêîñòü, êÄæ/(êã � Ê); qv — âíóòðåííèå èñòî÷íèêè
òåïëîòû, qv 0. Äëÿ ðåøåíèÿ ñòàöèîíàðíîé äâóõìåðíîé çàäà÷è òåïëîïðî-
âîäíîñòè áåç âíóòðåííèõ èñòî÷íèêîâ òåïëà óðàâíåíèå (1) ïðåîáðàçóåòñÿ
ê âèäó
�
�
�
�� �
2 2
0
t
x
t
y
.
(2)
Ïðè ðåøåíèè ýòîãî óðàâíåíèÿ èñïîëüçóþò ñëåäóþùèå êðàåâûå óñëîâèÿ:
1) íà÷àëüíîå óñëîâèå ðàñïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóð
t t x y 0( , ); (3)
2) ãðàíè÷íûå óñëîâèÿ òðåòüåãî è ÷åòâåðòîãî ðîäà íà âíåøíèõ ïîâåðõ-
íîñòÿõ èññëåäóåìîé ñèñòåìû:
íà ãðàíèöå ñèñòåìû, îáðàùåííîé ê âíóòðåííåìó ïðîñòðàíñòâó ïå÷è,
óñëîâèÿ òåïëîîáìåíà ìåæäó ãàçàìè è êëàäêîé èëè ãàðíèñàæåì ïðè õ = 0
� � �
�
�
�1 0 1 1
t
x
t tx ( ); (4)
íà ãðàíèöå ñèñòåìû, îáðàùåííîé ê îêðóæàþùåé ñðåäå, óñëîâèÿ òåïëî-
îáìåíà ìåæäó êîæóõîì è âîçäóõîì îêðóæàþùåé ñðåäû ïðè õ = à
� � �
�
�
�5 3 3
t
x
t tx a ( ); (5)
íà áîêîâûõ òîðöàõ ñèñòåìû òåïëîâîé ïîòîê îòñóòñòâóåò (âûïîëíÿåòñÿ
óñëîâèå ñèììåòðèè) — ïðè ó = 0
�
�
t
y
y 0 0, (6)
ïðè ó = b
�
�
t
y
y b 0; (7)
Àëãîðèòì è ïðîãðàììà ðàñ÷åòà è âèçóàëèçàöèè
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2009. Ò. 31. ¹ 3 67
íà ïîâåðõíîñòè îõëàæäàþùèõ òðóáîê óñëîâèÿ òåïëîîáìåíà ìåæäó
ïîâåðõíîñòüþ è îõëàæäàþùåé âîäîé
� ��
�
�
�3 2
t
n
t tîõ ( ), (8)
ãäå n — íîðìàëü ê ïîâåðõíîñòè òðóáîê;
íà ãðàíèöàõ êîíòàêòà ñëîåâ ñ ðàçëè÷íûìè òåïëîôèçè÷åñêèìè ñâîéñò-
âàìè ïðè x = xi
�
�
�
�
�
�
�
i x x i x x
t
x
t
xi i1 1, (9)
ãäå i = 1�4.
Ðåøåíèå äèôôåðåíöèàëüíîãî óðàâíåíèÿ (2) ñ êðàåâûìè óñëîâèÿìè (3) —
(9) îñóùåñòâëÿåòñÿ ïîñòðîåíèåì íà èññëåäóåìîé ñèñòåìå (ñì. ðèñ. 1) ñåòêè
èç ïðÿìîóãîëüíûõ ýëåìåíòîâ, â óçëàõ êîòîðîé ïðîâîäèòñÿ ïîèñê çíà÷åíèé
òåìïåðàòóð, âûïîëíÿåòñÿ ôîðìèðîâàíèå äëÿ êàæäîãî óçëà ñåòêè àëãåáðàè-
÷åñêîãî óðàâíåíèÿ â êîíå÷íî-ðàçíîñòíîé ôîðìå è ðåøåíèå ñèñòåìû ïîëó-
÷åííûõ óðàâíåíèé èòåðàöèîííûì ìåòîäîì ñ ïîìîùüþ êîìïüþòåðíîé
ïðîãðàììû íà ÝÂÌ.
Ó÷åò òåðìè÷åñêîãî ñîïðîòèâëåíèÿ ñëîÿ íàêèïè, ñòàëüíûõ îõëàæäàþ-
ùèõ òðóá è çàçîðà èç ñëîÿ ìàðøàëèòîâîé îáìàçêè è âîçäóõà ìåæäó òðóáà-
ìè è òåëîì ÷óãóííûõ õîëîäèëüíèêîâ îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ ïîìîùüþ èñïîëü-
çîâàíèÿ ýôôåêòèâíîãî êîýôôèöèåíòà òåïëîîòäà÷è:
�
�
�
�
�
�
�
�
ýô
2
íàê
íàê
òð
òð
ç
ç
1
1
,
ãäå � 2 — êîýôôèöèåíò òåïëîîòäà÷è ê îõëàæäàþùåé âîäå, Âò/(ì2� Ê); � íàê ,
� òð, � ç — ñîîòâåòñòâåííî òîëùèíà ñëîÿ íàêèïè, ñòåíêè òðóáêè, çàçîðà èç
ñëîÿ ìàðøàëèòîâîé îáìàçêè è âîçäóõà ìåæäó òðóáàìè è òåëîì ÷óãóííûõ
õîëîäèëüíèêîâ, ì; � íàê , � òð, � ç — êîýôôèöèåíò òåïëîïðîâîäíîñòè ñîîò-
âåòñòâåííî ñëîÿ íàêèïè, ñòåíêè òðóáêè, çàçîðà èç ñëîÿ ìàðøàëèòîâîé îáìàç-
êè è âîçäóõà ìåæäó òðóáàìè è òåëîì ÷óãóííûõ õîëîäèëüíèêîâ, Âò/(ì � Ê).
Íà îñíîâå èçëîæåííîãî ðåàëèçîâàíà ïðîãðàììà TeploPole.exe íà ÿçû-
êå ïðîãðàììèðîâàíèÿ Ñ++, ñîñòîÿùàÿ èç äâóõ ìîäóëåé: èíòåðôåéñíîãî è
âû÷èñëèòåëüíîãî.
Îñîáåííîñòè ïîñòðîåíèÿ ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ. Èíòåðôåéñ-
íûé ìîäóëü ðåàëèçóåò âçàèìîäåéñòâèå ñ ïîëüçîâàòåëåì, à âèçóàëèçàöèÿ
òåïëîâîãî ïîëÿ ïîçâîëÿåò íàãëÿäíî ïðåäñòàâèòü òåïëîâûå ïðîöåññû, ïðî-
òåêàþùèå â ïëèòîâîì õîëîäèëüíèêå. Òåìïåðàòóðíîå ïîëå â ïðîãðàììå
Ì. À. Âîëê, À. Í. Áóãðèé, À. Ë. Ñêîðîìíûé
68 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2009. V. 31. ¹ 3
ïðåäñòàâëåíî â âèäå ìàòðèöû T txy , x X 1, , y Y 1, , ãäå X, Y — ðàçìåðû
õîëîäèëüíèêà. Äëÿ âèçóàëèçàöèè ðàñïðåäåëåíèÿ òåìïåðàòóð ïðèíÿòî ñëå-
äóþùåå: ìàêñèìàëüíàÿ òåìïåðàòóðà ïðåäñòàâëåíà êðàñíûì öâåòîì, ìèíè-
ìàëüíàÿ — ñèíèì, âñå ïðîìåæóòî÷íûå òåìïåðàòóðû ïðåäñòàâëåíû ïðîìå-
æóòî÷íûìè öâåòàìè.
Äëÿ âèçóàëèçàöèè èñïîëüçóåòñÿ RGB ôîðìàò ïðåäñòàâëåíèÿ öâåòà, ãäå
êàæäûé ïèêñåëü îïðåäåëÿåòñÿ êàê ð = {r, g, b}, à âñå òåìïåðàòóðíîå ïî-
ëå — ìàòðèöåé p r g bij ij ij ij ( , , ), i X 1, , j Y 1, :
r
t t
t t
Cij
ij
�
�
( )
( )
min
max min
, g ij 0, b C rij � .
Çäåñü Ñ — ÷èñëî ãðàäàöèé îäíîé èç ñîñòàâëÿþùèõ öâåòà; t tijmax max ( ) è
t tijmin min ( ) — ìàêñèìàëüíàÿ è ìèíèìàëüíàÿ òåìïåðàòóðà â õîëî-
äèëüíèêå.
Ïðè ìàñøòàáèðîâàíèè èçîáðàæåíèÿ äëÿ ðàâíîìåðíîãî ïðåäñòàâëåíèÿ
öâåòà èñïîëüçîâàíà ëèíåéíàÿ àïïðîêñèìàöèÿ ãðàäàöèé öâåòà ìåæäó äâóìÿ
áëèæíèìè òî÷êàìè (ãðàäèåíòíàÿ çàëèâêà).
Àëãîðèòì ðàáîòû âû÷èñëèòåëüíîãî ìîäóëÿ ïðîãðàììû ïðåäñòàâëåí íà
ðèñ. 2. Ïðèíÿòèå ðåøåíèÿ î ïðåêðàùåíèè èòåðàöèé ïðîèñõîäèò íà îñíîâå
ñðàâíåíèÿ çíà÷åíèé, ïîëó÷åííûõ íà äâóõ ïîñëåäîâàòåëüíûõ èòåðàöèÿõ: åñëè
âñå ðàçíîñòè ìåæäó âåëè÷èíàìè ñîîòâåòñòâóþùèõ òåìïåðàòóðíûõ òî÷åê
ìåíüøå çàäàííîé ïîãðåøíîñòè, èòåðàöèîííûé ïðîöåññ çàâåðøàåòñÿ.
Àíàëèçèðóÿ âðåìåííóþ ñîñòàâëÿþùóþ àëãîðèòìà, ìîæíî çàìåòèòü
ñëåäóþùåå:
1. Äëèòåëüíîñòü ðàñ÷åòà çàâèñèò îò íà÷àëüíûõ óñëîâèé (òåìïåðàòóðû
âíóòðè ÄÏ è òåìïåðàòóðû îõëàæäàþùåé ñðåäû). ×åì áîëüøå ðàçíîñòü
òåìïåðàòóð, òåì áîëüøå âðåìÿ ðàñ÷åòà.
2. Ñóùåñòâåííîå çíà÷åíèå èìååò êîýôôèöèåíò òåïëîïðîâîäíîñòè ìà-
òåðèàëà, èç êîòîðîãî èçãîòîâëåí õîëîäèëüíèê, ôóòåðîâêà è äðóãèå êîìïî-
íåíòû. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî â ïðîãðàììå, â íà÷àëå êàæäîé íîâîé
èòåðàöèè, òåìïåðàòóðàì â óçëàõ ñåòêè ïðèñâàèâàþòñÿ íîâûå çíà÷åíèÿ.
3. Îïûòíûì ïóòåì óñòàíîâëåíî, ÷òî äëÿ âûñîêîòåïëîïðîâîäíûõ ìàòå-
ðèàëîâ ðàñ÷åòû äëÿòñÿ äîëüøå. ×åì áîëüøå ðàçíîñòü òåìïåðàòóð, òåì
áîëüøå òðåáóåòñÿ èòåðàöèé è ñîîòâåòñòâåííî áîëüøå âðåìåíè (íàïðèìåð,
â ñëó÷àå ìåäíûõ õîëîäèëüíèêîâ).
4. Äëèòåëüíîñòü ðàñ÷åòà çàâèñèò îò òî÷íîñòè âû÷èñëåíèé, êîòîðàÿ
çàäàåòñÿ âðó÷íóþ.
Ïðè ñðàâíåíèè ðåçóëüòàòîâ ðàñ÷åòîâ òåìïåðàòóðíûõ ïîëåé ñ ïîìîùüþ
ðàçðàáîòàííîé êîìïüþòåðíîé ïðîãðàììû è äàííûõ çàìåðîâ òåìïåðàòóð â
Àëãîðèòì è ïðîãðàììà ðàñ÷åòà è âèçóàëèçàöèè
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2009. Ò. 31. ¹ 3 69
Ì. À. Âîëê, À. Í. Áóãðèé, À. Ë. Ñêîðîìíûé
70 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2009. V. 31. ¹ 3
Íà÷àëî âû÷èñëåíèé
Êîíåö âû÷èñëåíèé
Çàãðóçêà èñõîäíûõ äàííûõ
Ôîðìèðîâàíèå íà÷àëüíûõ çíà÷åíèé
òåìïåðàòóð â óçëàõ ñåòêè. Âû÷èñëåíèå
êîýôôèöèåíòîâ äëÿ ñèñòåìû óðàâíåíèé,
îïèñûâàþùèõ òåìïåðàòóðíîå ïîëå
Ðàñ÷åò òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ êëàäêè
Ðàñ÷åò òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ çàñûïêè
êëàäêà—õîëîäèëüíèê
Ðàñ÷åò òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ õîëîäèëüíèêà
Ðàñ÷åò òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ çàñûïêè
õîëîäèëüíèê—êîæóõ
Ðàñ÷åò òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ òðóáîê
Ðàñ÷åò òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ êîæóõà
Îïðåäåëåíèå ïîãðåøíîñòè âû÷èñëåíèé
íà äàííîé èòåðàöèè
Òðåáóåìàÿ òî÷íîñòü
äîñòèãíóòà?
Ðàñ÷åò òåïëîâûõ ïîòîêîâ ïåðåä òðóáêàìè, îò òðóáîê
ê îõëàæäàþùåé âîäå è îò êîæóõà ê âîçäóõó
Îïðåäåëåíèå êîëè÷åñòâà òåïëà, îòâîäèìîãî âîäîé è
íàãðåâà âîäû â õîëîäèëüíèêå
,
Çàïèñü è âèçóàëèçàöèÿ ðåçóëüòàòîâ
Íåò
Äà
Ðèñ. 2
âåðòèêàëüíûõ ïëèòîâûõ õîëîäèëüíèêàõ ÄÏ ¹ 5 ÍÒÌÊ ïîëó÷åíà õîðîøàÿ
ñõîäèìîñòü [5]. Ðàçëè÷èå ìåæäó ðàñ÷åòíûìè è èçìåðåííûìè çíà÷åíèÿìè
ñîñòàâèëî 6,2%, ÷òî ÿâëÿåòñÿ äîñòàòî÷íîé äëÿ èíæåíåðíûõ ðàñ÷åòîâ
òî÷íîñòüþ.
Àíàëèç ñïîñîáîâ ðàñïàðàëëåëèâàíèÿ àëãîðèòìà. Ïðåäëîæåííûé
àëãîðèòì ìîæåò áûòü ðàñïàðàëëåëåí äâóìÿ ñïîñîáàìè. Â ïåðâîì èç íèõ
ïðåäïîëàãàåòñÿ ìåëêîçåðíèñòîå ðàñïàðàëëåëèâàíèå, îñíîâàííîå íà òîì ôàê-
òå, ÷òî òî÷êè (èëè ñëîé) òåïëîâîãî ïîëÿ, à òàêæå ïàðàìåòðû âèçóàëèçàöèè,
ìîãóò áûòü ðàññ÷èòàíû ïàðàëëåëüíî.  ýòîì ñëó÷àå ðàñ÷åò ïðîâîäèòñÿ íåçà-
âèñèìî íà îñíîâå îäíèõ è òåõ æå èñõîäíûõ äàííûõ, à ñëåäîâàòåëüíî, òðåáóåò
ðàçäåëÿåìîé ïàìÿòè è ìíîãîïðîöåññîðíîãî (ìíîãîÿäåðíîãî) îáîðóäîâàíèÿ.
Íàèáîëåå ïðèåìëåìûé èíòåðôåéñ ïàðàëëåëüíîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ äëÿ
äàííîãî ñïîñîáà ðàñïàðàëëåëèâàíèÿ — OpenMP.
Âòîðîé ñïîñîá îñíîâàí íà èñïîëüçîâàíèè êðóïíîçåðíèñòîãî ðàñïà-
ðàëëåëèâàíèÿ. Åãî ïðèìåíåíèå âîçìîæíî, âî-ïåðâûõ, ïðè çíà÷èòåëüíîì
÷èñëå òî÷åê òåïëîâîãî ïîëÿ (áîëåå 1000).  ýòîì ñëó÷àå îòäåëüíûå ñëîè
ìîãóò áûòü ðàññ÷èòàíû íà îòäåëüíûõ ðàñïðåäåëåííûõ âû÷èñëèòåëüíûõ
ðåñóðñàõ. Âî-âòîðûõ, ýòîò ñïîñîá èñïîëüçóåòñÿ ïðè ìíîãîâàðèàíòíîì àíà-
ëèçå, êîãäà ðàñ÷åò ïðîâîäèòñÿ ìíîãîêðàòíî äëÿ ïîèñêà îïòèìàëüíîé êîí-
ôèãóðàöèè îáîðóäîâàíèÿ, è â-òðåòüèõ, — äëÿ ðàñ÷åòà ðàçëè÷íûõ ñå÷åíèé,
âñåé ïå÷è è äðóãèõ îáúåêòîâ. Èçìåíÿåìûìè ïàðàìåòðàìè â òàêèõ ðàñ÷åòàõ
ìîãóò áûòü êàê âíåøíèå, òàê è âíóòðåííèå õàðàêòåðèñòèêè ñèñòåìû. Èí-
òåðôåéñîì ïàðàëëåëüíîãî ïðîãðàììèðîâàíèÿ ìîæåò áûòü MPI (Message
Passing Intarface), ñðåäîé èñïîëíåíèÿ — ëîêàëüíûå è ãëîáàëüíûå ñåòè,
èíôðàñòðóêòóðîé — GRID ñèñòåìû.
Âûâîäû. 1. Ðàçðàáîòàííàÿ íà îñíîâå ìàòåìàòè÷åñêîé ìîäåëè è ìåòîäà
êîíå÷íûõ ýëåìåíòîâ íà ÿçûêå ïðîãðàììèðîâàíèÿ Ñ++ êîìïüþòåðíàÿ
ïðîãðàììà TeploPole.exe ðàñ÷åòà äâóìåðíîãî òåìïåðàòóðíîãî ïîëÿ âåðòè-
êàëüíîãî ïëèòîâîãî õîëîäèëüíèêà ïðåäíàçíà÷åíà äëÿ èñïîëüçîâàíèÿ â
îïåðàöèîííîé ñèñòåìå Windows XP c FrameWork 1.0.
2. Ðàçëè÷èå ðàññ÷èòàííûõ ñ ïîìîùüþ ïðîãðàììû è èçìåðåííûõ çíà÷å-
íèé òåìïåðàòóð â âåðòèêàëüíîì ïëèòîâîì õîëîäèëüíèêå ñîñòàâèëî 6,2%.
3. Ïðåäëîæåííóþ êîìïüþòåðíóþ ïðîãðàììó öåëåñîîáðàçíî èñïîëü-
çîâàòü ïðè ðàçðàáîòêå íîâûõ êîíñòðóêöèé è ðåæèìîâ ðàáîòû âåðòèêàëü-
íûõ ïëèòîâûõ õîëîäèëüíèêîâ äëÿ äåéñòâóþùèõ è ïðîåêòèðóåìûõ ÄÏ.
A mathematical model of stationary heat transfer process of the vertical tiled refrigerator for a
high furnace is presented in the paper. An algorithm and program, allowing one to calculate the
thermal field and to visualize the calculation resultsjs developed on the model basis. A possibility
of creation of a parallel algorithm is considered.
Àëãîðèòì è ïðîãðàììà ðàñ÷åòà è âèçóàëèçàöèè
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2009. Ò. 31. ¹ 3 71
1. Ïëÿøêåâè÷ À. Ñ., Ñòðåëîâ Ê. Ê., Ôðåéäåíáåðã À.Ñ., Ñîðîêèí È.Í. Òåïëîòåõíè÷åñêèé
àíàëèç îïòèìàëüíîãî ñîîòíîøåíèÿ ïàðàìåòðîâ ôóòåðîâêè è ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ
øàõòû äîìåííîé ïå÷è // Ñòàëü. — 1976. — ¹ 3. — Ñ. 209—213.
2. Êàïòåéí Ô., Äçåðìåéêî À., Ëààð Ð. è äð. Ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ è ôóòåðîâêè äëÿ
äîìåííûõ ïå÷åé. // Òàì æå. — 2005. — ¹ 10. — Ñ. 14—18.
3. Çàéöåâ Þ. Ñ., Ôèëèïüåâ Î. Â. Íîâûå òåõíè÷åñêèå ðåøåíèÿ â îõëàæäåíèè øàõò äîìåí-
íûõ ïå÷åé. — Õàðüêîâ: Îñíîâà, 1992. — 225 ñ.
4. Àðñåíüåâ Ã.Â., Áåëîóñîâ Â.Ï., Äðàí÷åíêî À.À. è äð. Òåïëîâîå îáîðóäîâàíèå è òåïëîâûå
ñåòè/ Ó÷åáíèê äëÿ âóçîâ. — Ì.: Ýíåðãîàòîìèçäàò, 1988. — 400 ñ.
5. Schauer Ñ., Filatov S., Fedotov S. et al. Application of Copper Staves to an Evaporative
Cooling System of a Russian Blast Furnace // 3rd Intern. Steel Conference on New Develop-
ments in Merallurgical Process Technologies. Steel Institute VDEh. — Germany, Dues-
seldorf, 2007. — P. 970—977.
Ïîñòóïèëà 04.09.08;
ïîñëå äîðàáîòêè 17.12.08
ÂÎËÊ Ìàêñèì Àëåêñàíäðîâè÷, êàíä. òåõí. íàóê, äîöåíò êàôåäðû ÝÂÌ Õàðüêîâñêîãî íàöèî-
íàëüíîãî óíèâåðñèòåòà ðàäèîýëåêòðîíèêè, êîòîðûé îêîí÷èë â 1995 ã. Îáëàñòü íàó÷íûõ
èññëåäîâàíèé — ïàðàëëåëüíîå è ðàñïðåäåëåííîå ïðîãðàììèðîâàíèå, ñèñòåìíîå ïðîãðàììèðî-
âàíèå, GRID-ñèñòåìû , ðàñïðåäåëåííîå èìèòàöèîííîå ìîäåëèðîâàíèå.
ÁÓÃÐÈÉ Àíäðåé Íèêîëàåâè÷, êàíä. òåõí. íàóê, ñò. ïðåïîäàâàòåëü êàôåäðû ÝÂÌ Õàðüêîâñêîãî
íàöèîíàëüíîãî óíèâåðñèòåòà ðàäèîýëåêòðîíèêè, êîòîðûé îêîí÷èë â 2000 ã. Îáëàñòü íàó÷íûõ
èññëåäîâàíèé — òåîðèÿ ïðîãðàììèðîâàíèÿ, ñèñòåìû âèçóàëèçàöèè ðåàëüíîãî âðåìåíè, 3Ä
ãðàôèêà.
ÑÊÎÐÎÌÍÛÉ Àíäðåé Ëåîíèäîâè÷, çàì. çàâ. ëàáîðàòîðèåé ýíåðãîñáåðåæåíèÿ â ãîðíî-ìåòàë-
ëóðãè÷åñêîì êîìïëåêñå (ÃÌÊ), â Óêðàèíñêîì ãîñóäàðñòâåííîì íàó÷íî-òåõíè÷åñêîì öåíòðå
«Ýíåðãîñòàëü».  2005 ã. îêîí÷èë Õàðüêîâñêèé íàöèîíàëüíûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò
«ÕÏÈ», à â 2008 ã. — Ìåæðåãèîíàëüíûé èí-ò ïîñëåäèïëîìíîãî îáðàçîâàíèÿ Íàöèîíàëüíîãî
òåõíè÷åñêîãî óíèâåðñèòåòà «ÕÏÈ». Îáëàñòü íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé — âûáðîñû ïàðíèêîâûõ
ãàçîâ íà ïðåäïðèÿòèÿõ ÃÌÊ, ñèñòåìû îõëàæäåíèÿ âûñîêîòåìïåðàòóðíûõ àãðåãàòîâ, óòèëè-
çàöèÿ òâåðäûõ îðãàíè÷åñêèõ îòõîäîâ, ýíåðãîñáåðåæåíèå íà ïðåäïðèÿòèÿõ ÃÌÊ.
Ì. À. Âîëê, À. Í. Áóãðèé, À. Ë. Ñêîðîìíûé
72 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2009. V. 31. ¹ 3
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-101494 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3572 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:05:02Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Волк, М.А. Бугрий, А.Н. Скоромный, А.Л. 2016-06-03T19:05:20Z 2016-06-03T19:05:20Z 2009 Алгоритм и программа расчета и визуализации двухмер-ного температурного поля вертикального плитового холодильника / М.А. Волк, А.Н. Бугрий, А.Л. Скоромный // Электронное моделирование. — 2009. — Т. 31, № 3. — С. 65-72. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 0204-3572 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101494 669.162.214 Предложена математическая модель стационарного процесса переноса теплоты вертикального плитового холодильника для доменной печи в системе гарнисаж (кладка)—набивка—плитовой холодильник—засыпка—кожух. На основе этой модели разработан алгоритм и программа, позволяющие рассчитать тепловое поле, а также визуализировать результаты расчета. Рассмотрена возможность распараллеливания алгоритма. Запропоновано математичну модель стаціонарного процесу переносу теплоти вертикального плитового холодильника для доменної печі в системі гарнисаж (кладка)—набивання— плитовий холодильник—засипання—кожух. На основі цієї моделі розроблено алгоритм і програму, що дозволяють розрахувати теплове поле, а також візуалізувати результати розрахунку. Розглянуто можливість створення паралельного алгоритму. A mathematical model of stationary heat transfer process of the vertical tiled refrigerator for a high furnace is presented in the paper. An algorithm and program, allowing one to calculate the thermal field and to visualize the calculation resultsjs developed on the model basis. A possibility of creation of a parallel algorithm is considered. ru Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України Электронное моделирование Вычислительные процессы и системы Алгоритм и программа расчета и визуализации двухмер-ного температурного поля вертикального плитового холодильника Algorithm and Program of Calculation and Visualization of Two-dimensional Magnetic Field of the Vertical Tiled Refrigerator Article published earlier |
| spellingShingle | Алгоритм и программа расчета и визуализации двухмер-ного температурного поля вертикального плитового холодильника Волк, М.А. Бугрий, А.Н. Скоромный, А.Л. Вычислительные процессы и системы |
| title | Алгоритм и программа расчета и визуализации двухмер-ного температурного поля вертикального плитового холодильника |
| title_alt | Algorithm and Program of Calculation and Visualization of Two-dimensional Magnetic Field of the Vertical Tiled Refrigerator |
| title_full | Алгоритм и программа расчета и визуализации двухмер-ного температурного поля вертикального плитового холодильника |
| title_fullStr | Алгоритм и программа расчета и визуализации двухмер-ного температурного поля вертикального плитового холодильника |
| title_full_unstemmed | Алгоритм и программа расчета и визуализации двухмер-ного температурного поля вертикального плитового холодильника |
| title_short | Алгоритм и программа расчета и визуализации двухмер-ного температурного поля вертикального плитового холодильника |
| title_sort | алгоритм и программа расчета и визуализации двухмер-ного температурного поля вертикального плитового холодильника |
| topic | Вычислительные процессы и системы |
| topic_facet | Вычислительные процессы и системы |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/101494 |
| work_keys_str_mv | AT volkma algoritmiprogrammarasčetaivizualizaciidvuhmernogotemperaturnogopolâvertikalʹnogoplitovogoholodilʹnika AT bugriian algoritmiprogrammarasčetaivizualizaciidvuhmernogotemperaturnogopolâvertikalʹnogoplitovogoholodilʹnika AT skoromnyial algoritmiprogrammarasčetaivizualizaciidvuhmernogotemperaturnogopolâvertikalʹnogoplitovogoholodilʹnika AT volkma algorithmandprogramofcalculationandvisualizationoftwodimensionalmagneticfieldoftheverticaltiledrefrigerator AT bugriian algorithmandprogramofcalculationandvisualizationoftwodimensionalmagneticfieldoftheverticaltiledrefrigerator AT skoromnyial algorithmandprogramofcalculationandvisualizationoftwodimensionalmagneticfieldoftheverticaltiledrefrigerator |