Система оптимального проектування крильчастих засобів вимірювання витрат рідин

Наукова новизна одержаних результатів. Наукова новизна одержаних результатів, які виносяться на захист, полягає в такому:

обгрунтовано можливість створення крильчастих ЗВВР з поліпшеними метрологічними характеристиками на базі швидкісного методу вимірювання;

для вирішення питання розробки оптимальних конструкцій крильчастих ЗВВР здійснено подальший розвиток теорії їх проектування, яка передбачає врахування гідродинамічної обстановки в корпусі обертання крильчатки, тобто особливостей виникнення на ній рухаючого моменту та моментів рідинного опору її обертанню, впливу пограничних шарів на стінках корпуса, а також врахування впливу конструктивних параметрів приладів на їх метрологічні характеристики;

запропоновано новий метод розрахунку рухаючого моменту на крильчатці, який на відміну від існуючих враховує постійну зміну положення її лопатей під впливом набігаючого на них потоку;

вперше запропоновано математичну модель, яка враховує гідродинамічні особливості потоку та конструктивні особливості вимірювального перетворювача і дозволяє відтворити роботу крильчастих ЗВВР в усталеному і неусталеному режимах при зміні конструктивних параметрів приладу, а також деяких фізичних властивостей вимірюваних рідин;

розроблено математичні моделі метрологічних характеристик крильчастих ЗВВР;

вперше створено систему оптимального проектування крильчастих ЗВВР.

Практичне значення одержаних результатів. Практичне значення одержаних результатів полягає в такому:

розроблені методики оптимального проектування крильчастих лічильників рідини, які спрямовані на підвищення точності обліку малов’язких рідин як в побуті, так і в промисловості;

створено програмний продукт, який дозволяє на стадії проектування вести пошук оптимальної конструкції за декількома критеріями, моделювати роботу лічильника або витратоміра в умовах усталеного і неусталеного режимів, формувати конструкцію приладу для конкретних умов використання;

створено крильчастий ЗВВР, який має більш високі метрологічні характеристики в порівнянні з існуючими аналогами, а також за своїми експлуатаційними показниками і технологією виготовлення задовольняє вимогам, що пред’являються до сучасних засобів вимірювання витрат рідин.

Результати наукових досліджень впроваджені та використовуються при створенні сучасних приладів на підприємствах “Техприлад”, “Інвест-Премекс”, “Водолій”.

Особистий внесок здобувача у розробку наукових результатів, які виносяться на захист, полягає у створенні системи оптимального проектування крильчастих ЗВВР, розробці математичного апарату, алгоритмів і програмного забезпечення для її функціонування, теоретичному дослідженні можливості застосування швидкісного методу для створення крильчастих ЗВВР з поліпшеними метрологічними характеристиками.

Апробація результатів дисертації. Основні положення і результати дисертації доповідалися та обговорювалися на 2-му молодіжному форумі “Радіоелектроніка і молодь в ХХІ віці” (Харків, 1998), міжнародній науково-технічній конференції “Прогресивна техніка і технологія машинобудування, приладобудування і зварювального виробництва” (Київ, 1998), міжнародній конференції “Вимірювання-98” (Київ, 1998), ІІ Всеукраїнській науково-практичній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених “Екологія. Людина. Суспільство” (Київ, 1999), конференції “Гідроаеромеханіка в інженерній практиці” (Суми, 1999, Київ, 2000), ІІ міжнародній конференції “Прогресивна техніка і технологія – 2001” (Київ, 2001), ХІІІ міжнародній науково-технічній конференції “Датчики и преобразователи информации систем измерения, контроля и управления “Датчик-2001” (Москва, 2001), муніципальній науково-практичній конференції студентів, аспірантів та молодих вчених “Крок у майбутнє” (Київ, 2001), науково-технічній конференції “Приладобудування 2002: підсумки і перспективи” (Київ, 2002).

Крім цього основні наукові положення дисертації обговорені на науково-методичних семінарах кафедри приладобудування НТУУ “КПІ” в 1998-2002 роках.

Публікації. Основні результати дисертації опубліковані у 15 друкованих наукових працях, з яких 6 – статті у наукових фахових виданнях, 7 – матеріали і тези конференцій і два патенти України. Дві праці написані без співавторів, одну з них надруковано у науковому фаховому виданні.

Структура та обсяг роботи. Дисертацію викладено на 142 сторінках друкованого тексту. Робота складається із вступу, п’яти розділів, висновків, списку використаних джерел і 3 додатків. Матеріали дисертації проілюстровано 20 таблицями та 34 рисунками. Список літературних джерел нараховує 114 найменувань.

 

У вступі розкрито сутність і стан наукової проблеми розробки системи оптимального проектування крильчастих засобів вимірювання витрат рідин, обґрунтована актуальність питань, яким присвячена дисертація, сформульовані мета та задачі досліджень, наукова новизна та практичне значення одержаних результатів.

У розділі 1 дисертації розглянуті умови вимірювання та наведені характеристики вимірюваних рідин, пред’явлені вимоги до метрологічних властивостей розроблюваних приладів. З метою задоволення висунутих вимог проведено огляд і аналіз існуючих методів та засобів вимірювання витрат рідин і виявлені тенденції їх розвитку. Завдяки простоті реалізації вимірювальної схеми, відносно малій вартості, порівняно широкому діапазону вимірювання і високій швидкодії, широкому спектру застосування, а також наявності резервів підвищення точності для поліпшення метрологічних характеристик ЗВВР, що застосовуються в побуті і в промисловості для економії споживання малов’язких рідких енергоносіїв обрано швидкісний тахометричний метод вимірювання, реалізований на базі конструкцій крильчастих (турбінно-тангенціальних) вимірювальних перетворювачів витрати (ВПВ).

Проаналізовано стан досліджень турбінних засобів вимірювання витрат рідин аксіального і тангенціального типів [4, 14]. Якщо особливості роботи перших вивчені достатньо добре і є багато підтверджень тому, то для турбінних ЗВВР тангенціального типу [1, 2, 3] і досі залишається актуальним створення методів розрахунку робочих процесів в них з метою отримання реальних характеристик на першому етапі та покращення метрологічних властивостей на другому. З урахуванням цього визначено та обґрунтовано подальший напрям досліджень.

У розділі 2 розроблено основні теоретичні засади для побудови математичної моделі крильчастих ЗВВР, яка складається з математичних моделей потоку рідини і