Современные наукоемкие технологии и перспективные материалы текстильной и легкой промышленности - А.Г.Печникова
УДК 66.074.2
МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СТРУКТУР ПОТОКОВ В
ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ АППАРАТАХ
А.С. БЕЛОУСОВ, Б.С. САЖИН (Московский
государственный текстильный университет им. А. Н. Косыгина)
При
расчете химико - технологических процессов, решении задач масштабного перехода
необходима информация о гидродинамической структуре потоков внутри аппарата,
распределении времени пребывания частиц потока (РВП). Для описания структуры
потоков используются различные по составу и сложности модели. В большинстве случаев
применяются одно-двухпараметрические модели, позволяющие определить значения
параметров через моменты экспериментальной функции отклика на импульсное
возмущение по концентрации трассера на входе в аппарат. Для данной группы
моделей можно получить аналитические расчетные соотношения (обычно в виде
алгебраических уравнений относительно моментов), в которые входят искомые
параметры. Однако эта группа моделей описывает обычно достаточно гладкие
функции отклика, соответствующие слабым неоднородностям реальной структуры
потоков.
Для
моделирования сильно выраженных неоднородностей потоков (рециклов, байпасов
потоков, реальных застойных зон) в данной работе предложены универсальные
модели на основе каскада ячеек, обьединенных в сложную пространственную систему.
Общий поток разбивается на ряд последовательно - параллельных потоков, каждый
из которых может включать сильные макронеоднородности различных видов. Эти
модели обычно включают примерно 20-50 обыкновенных дифференциальных уравнений и
порядка 3-10 параметров.
Разработаны
упрощенные схемы численного решения предложенных моделей, особенно в случае
жестких систем. Предложена методика определения параметров с помощью алгоритмов
поисковой оптимизации непосредственно по решениям моделей и экспериментальным
функциям отклика. Исследованы вопросы неединственности задачи определения параметров.
Показано, что неединственность решения, в частности, может возникать в случае,
если ошибка воспроизводимости эксперимента превышает определенный предел.