Разработка и применение численных моделей МГД-каналов установки У-25 для анализа экспериментальных данных тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.08, кандидат технических наук Сатановский, В.Р.

• Сатановский, В.Р.
• кандидат технических наук
• 1984

Оглавление диссертации кандидат технических наук Сатановский, В.Р.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. Разработка и создание Банка экспериментальных данных

Установки У-25.

§1.1. Назначение Банка данных.

§1.2. Структура Банка данных и его особенности.

§ 1.3. Возможности стандартного обеспечения Банка данных.

§ 1.4. Нестандартное обеспечение Банка данных.

§ 1.5. Результаты эксплуатации Банка данных.

ГЛАВА 2. Инженерная модель, используемая при обработке экспериментов на Установке У-25.

§ 2.1. Обзор моделей применяемых при обработке экспериментальных данных МГД-установок.

§ 2.2. Основная система уравнений и газодинамическая часть модели.

§ 2.3. Электродинамические соотношения модели.

§ 2.4. Граничные условия, эмпирические величины, обмен информацией с другими моделями.

Глава 3. Численное моделирование характеристик МГД-каналов

Установок У-25 и У-25Б.

§ 3.1. Газодинамические и электрические характеристики МГД-генератора по данным физического и численного экспериментов. Канал Ш Установки У-25.

§ 3.2. Численное моделирование частичных режимов работы

МГД-каналов PI и 1Д.

§ 3.3. Численное моделирование течения в канале МГД-генератора Установки У-25Б.

§ 3.4. Обсуждение результатов численного моделирования характеристик МЩ-каналов Установок У-25 и У-25Б.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОШ И ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и применение численных моделей МГД-каналов установки У-25 для анализа экспериментальных данных»

Б настоящее время разработки в области МГД-генерирования электроэнергии достигли уровня промышленного использования.Можно выделить два основных направления применения линейных МГД -генераторов открытого цикла. Первое из них - это включение МГДГ в состав МГД-электростанций, работающих в базовом или маневренных режимах. Такая станция создается в нашей стране [1,2] . Другим направлением являются специальные установки, как правило, кратковременного действия. К их числу относятся, например, МГД-генераторы типа 11 Памир " [ 3 ] , использующиеся для геофизических исследований.

Одной из важных задач при проектировании и эксплуатации МГД-установок является получение количественной информации о важнейших параметрах генератора. Данные экспериментов свидетельствуют о том, что функциональные зависимости между различными характеристиками имеют многопараметрический вид, обусловленный сложными и взаимосвязанными процессами в реальных МГД-каналах. В связи с этим использование простых моделей течения, применявшихся для качественного анализа течения в МГДГ, не всегда приводит к нужным результатам при расчетах показателей действующих уст -ройств.

Целью представленной работы является разработка численных моделей МГД-каналов Установок У-25 и У-25Б, а также применение этих моделей для получения количественной информации при анализе и прогнозировании экспериментальных характеристик. Основой для этого является разработка аппарата для анализа опытной информации, осуществляющего функции упорядоченного хранения, организации эффективного доступа и первичной обработки больших массивов данных эксперимента, совершенствование инженерной модели течения в МВД-генераторе и ее адаптация к условиям работы МГД-кана-лов Установок У-25 и У-25Б, а также массовая обработка экспериментов на различных МГД-каналах этих установок.

Подобная модель позволяет оценить не измеряемые непосредственно параметры потока, а также прогнозировать экспериментальные характеристики на стадии подготовки и планирования опыта. Помимо этого, результатом численного анализа экспериментальных данных является массив расчетной информации о газодинамических, тепловых и электрофизических параметрах течения, которая может использоваться при исследовании различных цроцессов в реальном МГД-ге-нераторе (теплообмена, работы нагрузочных устройств и т.п.). Отработка моделей на массиве опытных данных в свою очередь способствует развитию и уточнению используемых моделей, что повышает надежность результатов расчета при прогнозировании экспериментальных характеристик, а также при проведении проектно-конструкторс-ких разработок.

Объектом моделирования в рамках представленной работы являются ¡'Щ-генераторы Установок У-25 и У-25Б.

Физический пуск комплексной энергетической Установки У-25, которая содержит все основные элементы будущих промышленных МГДЭС, состоялся в 1971 году [4 ] . Исследования на этой установке развивались в три этапа [ 5 ]. На первом этапе проводилась цроверка работоспособности элементов и доводка оборудования, включающего помимо агрегатов МГД-тракта высокотемпературный воздухонагреватель (температура подогрева окислителя 1200°С).железную магнитную систему ( с индукцией до 2 Т), парогенератор, систему вывода присадки и т.п. £6-8 ]. На втором этапе был осуществлен выход на проектную мощность около 20 МВт в пуске с фарадеевским МГД-каналом I Д [9-101 . Задачей третьего этапа является исследование работы МГДГ на уровне мощности, близком к номинальному для Установки У-25 (около 10 МВт), в относительно длительных режимах работы. К настоящему времени цроведено более 100 пус -ков установки с различными каналами, которые позволили получить большой объем информации о работе агрегатов в самых разнообразных условиях.

Установка У-25Б [п! была создана в рамках программы советско-американского сотрудничества в области МГД-преобразования энергии и предназначалась для проведения исследований в условиях сильных электрических и магнитных полей. Со времени ее физического пуска в 1977 г. [12] была проведена серия испытаний, и в пуске № 7 была получена проектная мощность около 1,5 МВт при максимальной индукции магнитного поля в 5 Т [13] .

Течение в кайах МГД-генераторов Установок У-25 и У-25Б определяется граничными условиями на входе и выходе из канала , взаимодействием со стенками, объемным взаимодействием с электрическими и магнитными полями. Основные безразмерные параметры , характеризующие течение, имеют следующие значения : число Рейб 7 нольдса Р. = 10° - 10' ; число Прандтля РЪ ~ I ; число Маха М=0, 3-1,5 ; магнитное число Рейнольдса £ет <<: I; параметр МГД-взаимодействия & = 0,1 - I ; параметр Холла = I -4; отношение длины канала к характерному поперечному размеру и / 2а = 10 - 20. Расчетной областью при численном моделировании основных характеристик МГД-генераторов Установки У-25 является как правило участок МГД-тракта, заключеышй между камерой сгорания и парогенератором, т.е. включающий сопло, непосредственно МГД-канал и диффузор канала. Граничные условия на входе и выходе расчетной области определяются характеристиками других агрегатов установки. Таким образом корректное задание этих условий требует расчета параметров внешних по отношению к рассматриваемой области элементов (воздухонагревателя, камеры сгорания, парогенератора и др.). В задачах анализа экспериментальной информации вместо подобного расчета естественно использовать результаты обработки прямых измерений.

Экспериментальная информация, получаемая в пусках Установки У-25,характеризуется большим массивом значений (около 10б величин) газодинамических, тепловых и электрофизических параметров в различных режимах работы, включая значительное число переходных процессов. Поэтому привлечение опытных данных в качестве граничных условий и при установлении соответствия расчетных характеристик экспериментальным ставит ряд требований к используемой информации. С одной стороны, качество этой информации должно соответствовать характеру модели. Так, применение рассматриваемой стационарной модели возможно только для установившихся режимов течения в каналах Установок У-25 и У25Б. С другой стороны, требуется комплектность и достоверность данных, описывающий моделируемый режим, так как сравнительно небольшие погрешности в определяющих параметрах режима могут привести к большой неопределенности в выходных характеристиках генератора. Таким образом, возникает задача разработки средств, позволяющих проводить различные операции с большими массивами данных опыта. На Установке У-25 эта задача решена путем разработки и ввода в эксплуатацию Банка экспериментальных данных [14] , осуществляющего функции упорядоченного хранения и первичной обработки опытной информации. Более подробный анализ полученных данных проводится с использованием численного моделирования характеристик МГДГ.

Численный анализ является инструментом для интерпретации данных эксперимента практически на всех действующих в СССР и за рубежом МГД-установках [10,13,15-38] . При этом сложность процессов в реальных МГД-генераторах, с одной стороны, и ограниченность спектра измеряемых характеристик, с другой стороны, приводят к тому, что' во всех этих моделях, независимо от уровня детализации физических процессов, содержатся поправочные (эмпирические) величины. Не останавливаясь на особенностях конкретных мо -делей, использованных в том или ином случае, выделим результаты, представляющиеся в рамках данной работы наиболее важными.

Отметим, во-первых, что численные модели успешно эксплуатируются на многих МГД-установках, масштаб которых колеблется от лабораторных [23,24,36] до демонстрационных [13,15,25-34,37,38] и опытно-цромышленных [5,10,16-19] ( см. также обзорные работы [39,40] ). В ранних работах [15,20-24] основное внимание уделялось применимости моделей, как правило квазиодномерного уровня, для анализа экспериментальной информации. Результаты этих исследований показали, что при надлежащем выборе эмпирических величин, содержащихся в каждой модели, можно добиться удовлетворительного совпадения рассчитанных интегральных и некоторых локальных характеристик с измеренными.

Одним из направлений последующих разработок [17-19] стал выбор совокупности таких эмпирических величин и методика их определения в процессе сопоставления с экспериментом. За рубежом, в основном в США, были разработаны более сложные модели течения, для проверки адекватности которых реальному потоку были привлечены результаты экспериментов на ряде МГД-установок[ 26,31, 33,343 . В [26^ обработка данных одного и того же опыта была выполнена с помощью трех моделей различного уровня. В некоторых зарубежных публикациях значительное внимание уделяется используемой экспериментальной информации. Так, в[33] проведен анализ влияния погрешностей измерения оцределящих параметров решила на основные характеристики генератора, который позволил установить допустимые пределы разброса результатов расчета. Возможность применения стационарной модели на демонстрационной установке в Арнольдовском центре [31,32] , длительность работы которой измеряется секундами, обеспечена развитой сис -темой сбора ж обработки данных опыта [41] . Для оценки неопределенности, вносимой в результаты расчета неизмеряемыми пара -метрами ( например, межэлектродными сопротивлением, температурой и шероховатостью стенки) в [31,34] были проведены параметрические исследования.

Следует отметить, что особенностью большинства зарубежных работ является сопоставление результатов расчета и эксперимента для единичных режимов течения, что обусловлено в одних случаях сложностью модели, а в других - недостатком качественной экспериментальной информации. Лишь в [26,34] были сделаны попытки перейти от анализа единичных режимов к моделированию нескольких экспериментальных вольт-амперных характеристик МГД-генераторов. В работе [28] представлены результаты предпускового прогноза зависимости мощности и нацряжения МГД-генератора Марк У1 [421 от коэффициента избытка окислителя и расхода, сопоставленные с данными опыта. До последнего времени это была единственная опубликованная попытка прогноза результатов пуска МГД-установки. Однако, рассогласование расчетных и экспериментальных параметров, приведенных в этой работе существенно (достигает до 30$) и с нашей точки зрения не позволяет судить об адекватности используемой модели реальному течению.

Таким образом, результаты обсуждавшихся выше работ свидетельствует о возможности использования различных численных моделей для анализа опытных данных. Однако, ценность модели состоит не только в ее применимости для анализа эксперимента (хотя это и представляет самостоятельный интерес), но и в обеспечении достоверного прогноза характеристик МГД-генератора. Эту цель преследует подход к обработке экспериментов на Установке У-25, который является развитием проведенных в [17-19] разработок и включающий несколько основных этапов.

На первом этапе производится первичная обработка информации, собранной в ходе пуска Автоматизированной системой регистрации и обработки Установки У-25 [43] и помещенной в Банк экспериментальных данных. Типичные установившиеся режимы пуска,характеризующиеся комплектным набором достоверной информации, обрабатываются на втором этапе цри помощи инженерной модели [44], применяющейся цри анализе и прогнозировании экспериментальных характеристик МГДГ Установок У-25 и У-25Б. Эта модель, основанная на гидравлическом уровне описания течения и рассматриваемая в представленной работе, позволяет с достаточной ( в пределах 10%) точностью определить интегральные характеристики МГД-ге-нератора и восстановить (в рамках модельных предположений) распределения газодинамических и электрофизических параметров в объеме канала.

В дальнейшем проводится анализ отдельных, наиболее интересных режимов с использованием моделей более высокого уровня [ 45,46 ] , исходная информация для которых обеспечивается базовой инженерной моделью. На рис.1 схематично изображены два этапа описанного подхода, которые составляют основное содержание представленной работы.

В первой главе рассматриваются вопросы, связанные с автоматизацией и унификацией хранения, организации доступа и пер -вичной обработки экспериментальной информации, получаемой на Установках У-25 и У-25Б, с использованием Банка данных. В ходе разработки Банка, автором была решена задача построения наиболее экономичной структуры хранения экспериментальных данных, реализована связь между ЭВМ сбора информации и базовой для Банка ЭВМ на уровне магнитных лент, разработан пакет программ нестандартного обеспечения, предназначенный для анализа ( в том числе с помощью численных моделей) опытных данных. Банк данных является принципиально новым для Установки У-25 инструментом, который обеспечивает эффективную обработку больших массивов информации, в настоящее время интенсивно эксплуатируется в составе установки для решения различных научно-технических задач.

Во второй главе диссертации обсуждается инженерная модель течения в МГД-генераторе, используемая в рассматриваемых чис

ГПП>» I Ык-ппмь. «^1,1-/1 г I

Т'

ПГ г электродинАмические^ ,

I I возд^стшу \ | тре ии ем 11пл0№м£н] прочие замыкаюцие"! соотношения| математическое

РАСЧЕТ ТЕЧЕНИЯ Б МГД.-КАНАЛЕ (кЬаъиоЗио»£рной п^цБлижйниа)

ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ОПЫТНЫХ

ПОСТАНОВКА

ЦЕЛЕВЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ИСХОДНЫЕ

ДАННЫЕ

ГёБойстЬа I проЗДкгоЬ ^ сгорани^

Птщйчёс»шеГГ

Гйомальиыё"и"1 I громичмые | ^ деловая

ЭКСПЕРИМЕНТ НА УСТАНОВКЕ У-25

РАСЧЕТ СВОЙСТВ ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ

----1

I пар&иетр*| горючего,! , |сжислителя,. {присадка '

1I

Й4С.1 • Численный анализ при обработке данных экспериментов на Установке У-25 ленных моделях для расчетного анализа характеристик каналов Установок У-25 и У-25Б. Приведенный обзор особенностей различных моделей, применяемых для обработки данных эксперимента на действующих МГД-установках используется для обоснования выбора инженерной модели [44] , основанной на гидравлическом уровне описания течения, в качестве базовой для Установки У-25. Её преимуществами является достаточно точное определение интегральных характеристик генератора и цродольных распределений осредненных в поперечном сечении параметров потока, что обусловлено квазиодномерным характером течения в МГД-канале и соблюдением законов сохранения для потока в целом. Кроме этого инженерная модель отличается достаточной цростотой постановки задачи, что обеспечивает экономичность проведения массовых расчетов, характерных для задач обработки эксперимента. В то же время экспериментальная информация полностью определяет совокупность граничных условий, необходимых для расчета по этой модели.

Для обеспечения количественного описания характеристик МГД-генераторов Установок У-25 и У-25Б в модель были введены следующие усовершенствования, отличающие ее от использованных ранее для сопоставления с экспериментом на этих установках (см., например, [19] ). Реальное течение моделируется неоднородным не только по электродинамическим, но и по гидродинамическим параметрам потоком. При этом характеристики поперечной неоднородности могут задаваться на уровне критериальных соотношений или рассчитываться на основе уравнений пограничного слоя [45] . Последний способ учета неоднородности позволяет использовать рассматриваемую модель в составе более сложных гидравлических моделей. Впервые при обработке данных экспериментов на Установке У - 25 в процессе численного анализа производится учет радиационных тепловых потоков. В электродинамические соотношения модели введен ряд новых алгоритмов, описывающих в рамках квазиодномерного приближения связь параметров плазмы с характеристика!® реальных схем нагружения, влияние контракции тока на поверхности холодных электродов на характеристики генератора, изменение параметров по длине рамки. При этом в связи с необходимостью прогнозирования эксперимента единственным электродинамическим граничным условием являются значения параметров нагрузочных устройств Установок 1-25 и У-25Б.

Разработанные на этой основе численные модели используются как при подготовке эксперимента на Установке У-25 для пладиро -вания пуска и прогнозирования характеристик испытываемого МГД-канала, так и для обработки полученной опытной информации с целью анализа поведения генератора в различных экспериментальных режимах, а такие получения количественных данных для исследования процессов в самом канале и связанных с ним системах установки. Процедура численного анализа опытной информации схематично изображена на рис. I.

Нестандартное обеспечение Банка данных используется для поиска установившихся режимов, характеризующихся комплектной и достоверной информацией, которая извлекается из Банка и формирует исходные данные для расчета. Затем производится расчет течения в рассматриваемом режиме по инженерной модели. Результаты сопоставляются с соответствующими экспериментальными данными из Банка с целью интерпретации последних и коррекции значений содержащихся в модеж эмпирических величин. При необходимости полученная таким образом информация используется для постановки новых исследовании на Установке У-25, которые предназначены для изучения характеристик генератора в режимах, представляющих особый интерес, а также для проверки адекватности модели реальному течению. Результаты расчета црименяются и для детального анализа течения в МГД-генераторе с помощью моделей более высокого уровня.

Эмпирические величины, совокупность значений которых определена в цроцессе обработки широкого диапазона режимов Установок У-25 и У-25Б, могут использоваться для описания течений, близких к реализуемым в этих установках. Адекватность модели характеристикам МГД-генератора в различных режимах работы повышает надежность получаемых с ее помощью результатов при проектно-конструк-торских разработках.

Б третьей главе приведен ряд результатов, полученных в процессе эксплуатации численных моделей для анализа и прогнозирования экспериментальных характеристик МГД-каналов, исследуемых на Установках У-25 и У-25Б. Представленные данные описывают с одной стороны конкретные результаты испытаний МГД-каналов РМ, Р1, 1Д Установки У-25 и Л 2 Установки У-25Б, а, с другой стороны.-характерные особенности течения в каждом из рассматриваемых каналов.

Наибольшей полнотой отличается экспериментальная информация по каналу РМ, анализ которой совместно с результатами численного моделирования дает возможность исследовать характеристики МГД-генератора в режимах, близких к номинальным по уровню снимаемой мощности [ 44 ] . При этом впервые для Установки У-25 инженерная модель црименена для расчета параметров МГД-канала с холодными электродными стенками. Результаты предпускового прогноза интегральных характеристик МГД-генератора в близких к номинальным режимах удовлетворительно согласуются с данными опыта в условиях как теплых, так и холодных электродных стенок.

Численный анализ характеристик канала PI проводится как в номинальном, так и в частичных режимах работы. Экспериментальным материалом для исследования номинальных параметров служат данные пуска Jé 103, а результаты пуска 13 108 Установки У-25, в ходе которого был проведен специальный опыт по оценке влияния определяющих параметров режима на выходные характеристики генератора, являются основной для моделирования частичных режимов. iCaK и для канала РМ анализ проведен для различного состояния стенок канала PI.

Численная модель использовалась не только для описания характеристик рамочных МГД-каналов Ш и PI, но и для расчета параметров фарадеевского канала 1Д. Результаты его испытаний с диагональной схемой нагружения в пуске JS 102 Установки У-25 анализируются с использованием данных расчетов по двумерной электродинамической модели [46] , исходные распределения для которой получены в рамках инженерной модели. Сопоставление результатов двумерных расчетов с экспериментом используются для получения косвенной информации о структуре потока, а также для локализа -дни утечек тока в канале.

Большой интерес представляет моделирование течения в МГД-каналах Установки У-25Б, условия работы которых существенно отличаются от характерных для МГД-генератора основного контура Установки У-25. Экспериментальные исследования этих каналов позволили получить большой объем информации о характеристиках МГД-генератора в условиях сильных электрических и магнитных полей, соответствующих параметрам в каналах промышленных МГДЭС. Особенностью потока в МГДГ Установки У-25Б является также наличие сверхзвукового течения со скачками уплотнения в канале в большей части номинальных и частичных режимов работы. В связи с этим проведен подробный анализ режимов без МГД-взаимодействия ( как продувок, так и режимов с работающей камерой сгорания). Впервые численное моделирование течения в генераторе этой Установки проводится с использованием результатов измерений локальных тепловых потоков в стенки канала \ 93,94] . Данные расчета свидетельствуют о возможности возникновения МГД-горла на участке за входной зоной токосъема в режимах с электрическим нагру-жением.

Для детального анализа экспериментальной информации привлекаются некоторые результаты, полученные с помощью гидравлической модели более высокого уровня [45] на основе описания двумерного турбулентного пограничного слоя на стенках и двумерной электродинамической модели.

Полученные на основе совместного анализа эксперимента и результатов численного моделирования характеристик различных каналов данные используются для определения особенностей течения в МГДГ Установок У-25 и У-25Б. Для демонстрации корректности описания интегральных характеристик МГДГ с помощью инженерной модели и определения пределов применимости этого подхода при обработке опытных данных привлекаются результаты сопоставления с экспериментом расчетов по моделям более высокого уровня, исходная информация для которых получена в рамках инженерной модели.

Обсуждаются вопросы обработки данных опыта, которые обеспечивают возможность количественного описания цри анализе и прогнозировании характеристик экспериментальных МГД-каналов.

Таким образом, в рамках диссертационной работы получены следующие основные результаты.

Разработан Банк данных Установки У-25, обеспечивающий эффективное проведение операций с большими массивами экспериментальной информации, включая ее упорядоченное хранение, организацию доступа к данным опыта и их первичной обработки. Создано программно-математическое обеспечение Банка данных, позволяющее использовать содержащуюся в нем информацию для интерпретации опытных данных, в том числе с помощью численного моделирования.

Для анализа опытной информации на Установках У-25 и У-25Б применена инженерная модель, в которой реальное течение описывается неоднородным по гидродинамическим и электродинамическим параметрам потоком. С целью количественного описаяия в состав модели введен ряд новых алгоритмов, позволяющих учесть в рамках рассматриваемого подхода влияние процессов в реальном МГД-генера-торе на его характеристики, использовать в качестве граничных условий результаты прямых измерений из Банка данных, а также организовать обмен информацией с моделями более высокого уровня.

Показано, что тщательный отбор массивов экспериментальной информации, приведение модельных граничных условий в строгое соответствие реальным и введенные в инженерную модель усовершенствования позволяют установить такую совокупность значений эмпирических величин, которые достаточно консервативны для условий эксплуатации Установок У-25 и У-25Б.

На этой основе разработаны численные модели МГД-каналов названных установок. Эти модели использованы для получения количественной информации об интегральных характеристиках и продольных распределениях осредненных в поперечном сечении параметров при подготовке эксперимента и прогнозировании характеристик МГД--канадов Установок У-25 и У-25Б, а также при интерпретации результатов пусков.

Рассмотрены характеристики МГД-каналов РМ и Р1 в близких к номинальным и частичных режимах работы в условиях 11 теплых " и " холодных " стенок, для анализа характеристик диагонального на-гружения фарадеевского канала 1Д, описание которых выходит за рамки инженерной модели, привлечены результаты расчета по двумерной электродинамической модели. Рассмотрены режимы смешанного течения в канале Установки У-25Б, для анализа ряда из которых использованы данные расчетов по моделям более высокого уровня.

В соответствии с изложенным на защиту выносятся :

- разработка Банка данных, как основного средства хранения и первичной обработки опытной информации, получаемой на Установках У-25 и У-25Б ;

- разработка численных моделей МГД-каналов Установок У-25 и У-25Б на основе развития инженерной модели для описания конкретных конструкций, систем нагружения и режимов работы каналов названных установок ;

- использование численных моделей для количественного описания параметров рассматриваемых МГД-каналов цри прогнозировании экспериментальных характеристик и массовой обработке опытных данных ;

- результаты анализа характеристик МГД-каналов Установок У-25 и У-25Б при различных условиях работы, полученные путем сопоставления данных эксперимента и расчета.

Основные результаты, представленные в диссертации, опубликованы в работах [14, 44, 46, 48, 67, 76, 95] .

Заключение диссертации по теме «Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии», Сатановский, В.Р.

ОСНСВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ.

1.Разработан и введен в эксплуатацию Банк экспериментальных данных Установки У-25, осуществляющий функции хранения опытной информации в упорядоченном виде, автоматизации доступа к данным и их первичного анализа. Созданы алгоритмы поиска и отбора экспериментальных режимов для последующего численного моделирования. Разработаны процедуре использования хранящейся в Банке информации в процессе численного анализа для формирования исходных данных и сопоставления расчетных результатов с опытом.

2.Инженерная модель, основанная на гидравлическом уровне описания течения в МГД-канале, развита для обеспечения анализа и прогнозирования экспериментальных характеристик. Для этого в состав модели введены новые алгоритмы, описывающие влияние особенностей конструкции, схем нагружения и режимов работы МГД-генераторов на их выходные показатели. Для обеспечения использования моделей более высокого уровня при анализе указанных особенностей разработаны процедуры взаимодействия этих моделей с инженерной моделью.

3.Созданы численные модели МГД-каналов, используемые для решения задач эксплуатации Установок У-25 и У-25Б и анализа опытных данных.

4.Нроведена систематическая обработка экспериментальной информации, получаемой на Установках У-25 и У-25Б. На этой основе установлено соответствие между моделью и физическим объектом по всей совокупности сопоставляемых характеристик и проведено обобщение опытных данных по каждому из действующих каналов.

5.Численные модели МГД-каналов Установок У-25 и У-25Б использованы для получения количественной информации о параметрах рассматриваемых каналов в широком диапазоне условий эксплуатации, а также при прогнозировании экспериментальных характеристик на стадии планирования и подготовки пусков.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Сатановский, В.Р., 1984 год

1.Кириллин В.А., Шейндлин А.Е., Пищиков С.И. и др. Соображения по сооружению первого промышленного блока с МГД-генератором.- В кн.: 3-ий Советско-американский коллоквиум по МГД-преобра-зованию энергии. М.: ИВТАН, 1978, сЛ2-31.

2. Шейндлин А.Е., Шумяцкий Б,Я., Шпильрайн Э.Э. и др. Современное состояние проблемы создания электростанций с МГД-генераторами.- Теплоэнергетика, 1980, № 3, с.2-5.

3. Велихов Е.П., Волков Ю.М., Дьяконов Б.П. и др. Использование импульсных МГД-генераторов для геофизических исследований и прогноза землетрясений. inî vi int. conf. on MHD Electr. Power Générât., Washington, D.G., 1975, v.5» p.211-228.

4. Кириллин В.A., Шейндлин A.E. Некоторые итоги исследования энергетической МГД-^Установки У-25. ТВТ, 1974, т. 12, № 2, с.372-389.

5. Магнитогидродинамическое преобразование энергии. Физико-технические аспекты /Под ред. В.А.Кириллина, А.Е.Шейндлина. М.: Наука, 1983, 368 с.

6. Исследования на Установке У-25 (П). Исследование МГД-генерато-ра. Научно-техн. отчет № 242. М.: ИВТАН, 1974, 159с.

7. Битюрин В.А., Исэров А.Д., Ковбасюк В.И. Некоторые результаты исследований газодинамики и электродинамики фарадеевского МГД-канала генератора на Установке У-25-rin: VI int. Conf. on MHD Electr. Power Générât., Y/ashington, D.G., 1975» v.1, p.185-198.

8. Баршак A.E., Битюрин В.А., Ковбасюк В.И. и др. Исследования диагонального канала МГД-генератора на Установке У-25.- Ins VI 2nd US-USSR Colloq. on MHD Electr. Power Generat., Washington, D.G,, 1976, p.111-151.

9. Э.Кириллин В.А., Шейндлин А.Е. Некоторые итоги исследований на опытно-промышленной Установке У-25 по доводке ее до проектных параметров. Теплоэнергетика, 1976, №2, с.2-7.

10. Шейндлин А.Е., Бузников А.Е., Исэров А.Д. и др. Экспериментальные исследования МГД-генератора У-25 с каналом 1Д. В кн.: 3-ий Советско-американский коллоквиум по МГД-лреобразо-ванию энергии. М.: ИВТАН, 1978, с.77-89.

11. П.Кириллин В.А., Шейндлин А.Е., Максименко В.И. и др. МГД-Уста-новка У-25Б для проведения исследований в условиях сильных электрических и магнитных полей. ТВТ, 1978, т.16, №1, с. 148-159.

12. Результаты первых испытаний Установки У-25Б. Совм. отчет № I по Советско-американской программе сотр. в области МГД-преоб-раэования энергии. М.: ИВТАН, 1978, 152с.

13. Eudins G., Sheindlin А.Е,, et.al. A study of U-25B Facility MHD generator under conditions of strong electric and magnetic fields. In: VII Int, Conf. on MHD Electr. Power Generat. , Cambridge, 1980, v.1, p.1-11.

14. Исэров А.Д., Калинин В.И., Малюжонок Г.П. и др. Разработка и создание Банка экспериментальных данных Установки У-25. Препринт № 10-58. М.: ИВТАН, 1980, 20с.

15. Кириллин В.А., Шейндлин А.Е., Шумяцкий Б.Я. и др. Некоторыерезультаты исследований на модельной МГД Установке У-02. -In: V Int. Conf. on MHD Electr. Power Generat., Munich,1971.

16. Бузников A.E., Желнин В.А., Карпухин В.А. и др. Исследованиядиагональных каналов на Установке У-25 при длительной работе. В кн.: 4-ый Советскв-американский коллоквиум по МГД-преобрал-зованию энергии, Вашингтон, 1978. М.: ИВТАН, 1979, с.271-293.

17. Битюрин В.А., Желнин В.А., Любимов Г.А*, Медин С,А. Сопоставление результатов расчета течения в канале МГД-генератора с экспериментальными данными, полученными на Установке У-25. -ТВТ, 1978, тЛб, № 4, с.854-867.

18. Бреев В.В., Губарев А.В., Панченко. О влиянии турбулентного пограничного слоя на характеристики фарадеевского МГД-генератора со сплошными электродами. Магнитная гидродинамика, 1976, № 2, с.91-99.

19. Уэй С. .Сравнение результатов теоретического и экспериментального исследования магнитогидродинамичееких генераторов. В кн.: Инженерные вопросы магнитной гидродинамики. М.: Мир, 1965, с. 172-184.

20. Scott M.H., Altstatt M.G., Wu Y.G.L., et.al. Recent experimental results from tests of the UTSI coal fired MHD generator. In: VII Int. Gonf. on MHD Electr. Power Generat., Cambridge, 1980, v.2, p.88-94.

21. Lirmberry J.T., Galanga F.L., Liu B., et.al. A comparison of experimental results from the UTSI coal fired MHD generator to theoretical predictions, AIAA paper No.81-0031,1981, 15p.

22. Altstatt M.G., Scott M.H., Jiang G.Z., et.al. MHD generator experimental results with full ash and sulfur. In: Proc.of Specialists meeting on coal fired MHD power generat., Sydney, 1981, 8p.

23. Derini Z., Doss E.D., Lenzo G.S. Comparison of analytical results and experimental studies of the HPDE MHD generator performance, AIAA paper Ho.81-0029, 1981, 10p.

24. Felderman E.J., Whitehead G.L., Christensen L.S. HPDE performance in Faraday mode. In: 20th Symp. on Eng. Aspects of MED, Stanford, 1982, p.4.5.1-4.5.7»

25. Vetter A.A., Maxwell C.D., Demetriades S.T. The'STD/MHD codes: comparison of analyses with experiments. In: VII Int. Gonf. on MHD Electrical Power Generation, Cambridge, 1930, v.1, p. 110-117.

26. Simons T.D., Mitchner M., Eustis E.H. A generalized quasi-one-dimensional electrical modeling for MHD generators. -In; 20th Symp. on Eng. Aspects of MHD, Stanford, 1982, p. 12.3.1-12.3.5.

27. Hui-yuig H., Ghang-gang H., Qin-ya ïï., et.el. Experimental studies of a high performance Faraday type MHD generator. -In: 20th Symp. on Eng. Aspects of MHD, Stanford, 1982, p. 5.4.1-5.4.7.

28. Smith J.M., Morgan J.L. Eesults and comparison of Hall and DCW duct experiments. In: 20th Symp. on Eng. Aspects of MHD, Stanford, 1982, p,4.4.1-4.4.4.

29. Бреев В.В., Губарев А.В., Панченко В.П. Магнитогидродинамичес-кие генераторы. М.: ВИНИТИ, 1978, 144с.

30. Магнитогидродинамическое преобразование энергии. Открытый цикл. /Под ред. Б.Я.Шумяцкого, М.Петрика М.: Наука, 1979, 583с.

31. Starr R.E., Ghristensen L.S., Garrison G.W., et.al. Preliminary performance of a large MED generator at high magnetic field. AIAA paper Ho.81-0028, 1981, 11p.

32. McGlaine A.W., Swallom D.W., Kessler E. Performance characteristics of subsonic generators. In: 20th Symp. on Eng. Aspectsof MHD, Stanford, 1962, p.4.1.1-4.5И*

33. Исэров А.Д. t Калинин В.И., Кирсанов J1.JI, и др. Обработка результатов экспериментов Установки У-25 с помощью информационно-измерительной системы. ТВТ, 1977, т.15, № I, с.179-185.

34. Батенин В.М., Битюрин В.А., Желнин В.А. и др. Газодинамические и электрические характеристики МГД-генератора по данным физического и численного экспериментов. Канал РМ Установки У-25. ТВТ, 1983, т.21, № 3, с.567-576.

35. Битюрин В.А., Желнин В.А., Любимов Г.А., Медин С.А. О гидравлических моделях течения в канале МГД-генератора, основанных на уравнениях плоского пограничного слоя. Изв. АН СССР, МЖГ, 1982, № I, с.67-75.

36. Битюрин В.А., Любимов Г.А., Сатановский В.Р., Туровец В.Л. Анализ электродинамических характеристик канала PI. Препринт № 3-097. M.j ИВТАН, 1983, 37с.

37. Мартин Дж. Организация баз данных в вычислительных системах. Пер. с англ. М.: Мир, 1980, 662с.

38. Сатановский В.Р. Численное моделирование МГД-каналов Установки У-25: вспомогательное программно-математическое обеспечение. В сб.: Диалоговые и информационные системы, вып. 5, М.: ИВТАН, 1983, с.51-60.

39. IvanovP.P., Koryagina G.M,, Lyubimov G.A., et.al. Mathematical modeling of an MHD power plant. In: VII Int. Gonf. on MHD Electr. Power Generat., Cambridge, 1980, v.2, p.664-672.

40. Ahluwalia К.К., Doss E.D. Quasi-three-dimensional modeling of flow in MHD channels. Numerical heat transfer, 1980» v.p»p.67-87.

41. Maxwell G.D., Doss E.D., Oliver D.A., Garry Б.Р. Consideration of three-dimensional effects in MHD power generators. In: 15th Symp. on Eng. Aspects of MHD, Philadelphia, 1976» p. IX.6.1-IX.6.10.

42. Vanka S.P., Ahluwalia R.K. Coupled three-dimensional flow and electrical calculations for Faraday MHD generator, AIAA paper No.81-1230, 10p.

43. Абрамович Г.И. Прикладная газовая динамика. Изд. 4-ое, перераб. Учебник для высш. техн. учебных заведений. М.: Наука, 1976, 888с.

44. Liu B.L., Wu Y.C.L, Altstatt M.C., Schmidt H. Two-dimensional coupled electrical and fluid calculations for a slagging MHD channel. In: 19th Symp. on Eng. Aspects of MHD, Tullahoma, 1981, p.5.4.1-5'4.10.

45. Тино Дж., Луи К., Броган Т.Р. Пограничные слои в МГД-генерато-* pax. В сб.: Магнитогидродинамический метод получения электроэнергии. M.j Энергия, 1971, с.ЮЗ-117.

46. Бреев В.В., Панченко В.П. Квазиодномерный метод расчета течения в канале МГД-генератора в приближении пограничного слоя. -Изв. АН СССР, MKT, 1974, № 4, с.109-145.

47. Кутателадзе С.С., Леонтьев А.И. Тепломассообмен и трение в турбулентном пограничном слое. М.: Энергия, 1972, 344.

48. Ватажин В.А., Любимов Г.А., Регирер С.А. Магнитогидродинами-ческие течения в каналах. М.: Наука, 1970, 672с.

49. Битюрин В.А., Любимов Г.А. Квазиодномерный анализ течения в канале МГД- генератора. ТВТ, 1969, т.7, № 5, с.974-986.

50. Битюрин В.А., Любимов Г.А., Медин С.А. Расчет течений в МГД-канале. Научно-техн. отчет № A78/I. М.: ИВТАН, 1978, 191с.

51. Битюрин В,А., Желнин В.А., Сатановский В.Р. Расчетное исследование гидравлических моделей течения с различным уровнем точности описания пограничного слоя. Изв. АН СССР, МИГ, 1982,3, с.78-89.

52. Битюрин В.А., Иванов П.П., Корягина Г.М. и др. Численное моделирование работы МГД-генератора на переменных режимах в составе МГДЭС. ТВТ, 1982, т.20, № 2, с.347-358.

53. Железняк М.Б., Зателепин В.Н., Мнацаканян А.Х., Ротинов А.Г. Приближенный метод расчета радиационных тепловых потоков на стенки газодинамического тракта МГДЭС на природном газе. -ТВТ, 1981, т.19, № 5, с.1018-1021.

54. Биберман Л.М., Железняк М.Б., Зателепин В.Н. и др. Теплообмен в канале МГД-генератора большой мощности. Изв. АН СССР, МЖГ, 1979, № 3, с.136-149.

55. Гурвич JI.B., Ртищева Н.П. Аналитическое представление табулированных значений термодинамических свойств газов. ТВТ,1965, т.З, № I, с.33-40.

56. Юнгман B.C., Гурвич JI.B., Ртищева Н.П. Состав и термодинамические свойства продуктов сгорания метана с ионизирующимися добавками. ТВТ, 1966, т.4, № 4, с.507-512.

57. Недоспзеов А.В., Побережский Л.П., Чернов Ю.Т. Состав и свойства рабочих тел МГД-генерат§ров открытого цикла. М.: Наука, 1977, 240с.

58. Пановко M.Я. Экспериментальное исследование локальных электрических характеристик диагонального МГД-генератора. Автореферат дисс. на соиск. ученой степени канд. техн. наук. М.: ИВТАН, 1982, 21с.

59. Pan Y., Doss E.D. Analyses of the power take-off regions of the U-25B bypass and the US U-25 channels. In: VII Int. Conf. on MHD Electr. Power Generat., Cambridge, 1980, v.1, p.178-186.

60. Битюрин B.A., Любимов Г.А. Об учете влияния контракции тока на электродах на характеристики МГД-генератора, ТВТ, 1979, т.17, № 5, с.I069-1081.

61. Битюрин В.А., Любимов Г.А. О модели дугового разряда на электродах МГД-генератора. ТВТ, 1979, т.17, № 6, с.1299-1308.

62. Antonov В.M., Bityurin V.А.,Buznikov А.Е., et.al. Diagonalframe generator loading. In: 4th US-USSE Colloa. on KHD Electr. Power Generat., Washington, D.C., 1979, p.543-550.

63. Barshak A.E., Bityurin V.A., Buznikov A.E., et.al. Diagonal frame EM channel of the U-25 power plant. In: 17th Symp. on Eng. Aspects of MHD, Pittsburg, p.P.2.1-P.2.9.

64. Исследования на Установке У-25 (У). Некоторые результаты исследований на Установке У-25 в 1976г. Научно-техн. отчет № А77/4, М.: ИВТАН, 1977, 56с.

65. Глемба-0видский O.A., Дрейзин JI.3., Лебедев Ю.В. и др. Разработка и исследование камеры сгорания с "горячими" стенками и организация горения в системе тонких струй. ТВТ, 1974, т.12, № 2, с.431-439.

66. Пирумов У.Г., Росляков Г.С. Течение газа в соплах. М.: Изд. Московского университета, 1978, 532 с.

67. Баранов H.H., Бузников А.Е., Ковбасюк В.И. Влияние приэлектрод-ных явлений на электрические неоднородности в МГД-каналах. -ТВТ, 1981, т.19, № 4, с.857-862.

68. Исследования на Установке У-25 (III). Основные системы теплового контура и ресурсный канал Р. Научно-техн. отчет №72. М.: ИВТАН, 1975, 125с.

69. Исследования на Установке У-25 (1У). Экспериментальное исследование МГД-генератора Установки У-25 с каналом 1Д. Научно-техн. отчет №54. И.: ИВТАН, 1976, 42с.

70. Bityurin V.A., Burakhanov В.М., Medin S.A., Ponomarev V.M. Two-dimensional electric fields in MED generator channels. Optimum loading circuits. In: 14th Symp. on Eng. Aspects of MED, Tul-lahoma, 1974, p.III.2.1-III.2.6.

71. Карпухин A.B., Максименко В.И., Пашков С.А. и др. Канал № I МГД-генератора Установки У-25Б для проведения исследований в сильных электрических и магнитных полях. ТВТ, 1978, т.16, № I, с.160-168.

72. Результаты испытаний Установки У-25Б. Испытания МГД-генерато-ра (пуск № 3). Совм. отчет № 2 по Советско-американской программе сотрудничества в области МГД-преобразования энергии. М.: ИВТАН, 1978, 194с.

73. Iserov A.D., Tempelmeyer G., et.al, Study of the U-25B MHD generator system in strong electric and magnetic fields. -In: 18th Symp. on Eng. Aspects of MHD, Butte, 1979» p.A.5.1-A.5.14,

74. Петухов B.C., Карпухин А.В., Кириллов В.В. и др. Экспериментальна ное исследование тепловых потоков в МГД-канале. ТВТ, 1982,т. 20, № 4, с.738-744.

75. Кириллов В.В., Давыдова И.М., Пановко М.Я., Цыпулев Ю.В. Температурные поля в стенках МГД-канала. В сб.; Конвективный теплообмен. Методы и результаты исследований /Под. ред. Б.С. Пе~ пухова. -М.: ИВТАН, 1982, с.93-107.

76. Базавлук Е.А., Битюрин В.А., Желнин В.А. и др. Численное моделирование течения в канале МГД-генератора Установки У-25Б. Препринт № 3-II3. М.: ИВТАН, 1983, 44с.