Наукові принципи творення засобів вимірювання витрати плинних потоків технологічних мереж
| dc.contributor.author | Коробко, Іван Васильович | |
| dc.contributor.degreedepartment | приладобудування | uk |
| dc.contributor.degreefaculty | приладобудівний | uk |
| dc.contributor.degreegrantor | Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут» | uk |
| dc.date.accessioned | 2014-06-25T12:52:13Z | |
| dc.date.available | 2014-06-25T12:52:13Z | |
| dc.date.issued | 2014 | |
| dc.description.abstracten | Dissertation on getting of scientific degree of doctor of engineering sciences on specialty 05.11.01 – Devices and methods of measurement of mechanical quantities. – National Technical University of Ukraine “Kiev Politechnic Institute”, the Ministry of Education and Science of Ukraine, Kyiv, 2014. The dissertation work is devoted to important scientific and technical problems of today - improving the measurement accuracy of liquid flow rate and volume in the technological networks. The paper identified the factors have prevailing impact on the metrological characteristics of liquid flow rate and volume transducers, comprehensive research trends for measurement processes and ways of improving flow rate meters. The methodology for determining the hydrodynamic flow characteristics was created, existing criteria for the heterogeneity of fluid flow amended, new principles for determining the asymmetric flow were developed. The quantitative and qualitative development of asymmetry fluid flows due to local hydraulic resistance at the site of measurement outlined. The new mathematical models were created and existing mathematical models were improved for tachometric, hydrodynamic and ultrasonic fluid flow transducers, describing the interaction of the measuring fluid with such devices design elements. Theoretical and experimental investigations were realized to determine influence of fluid flow hydrodynamic parameters on the transducers nominal characteristics. The adequacy of mathematic model and experimental data was appreciated by statistical criteria of Fisher and Student. The optimization analysis results of transducers structural elements define specific conditions of devices use like the place of local accommodation and spatial orientation, which is important for practical industrial applications. | uk |
| dc.description.abstractru | Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.11.01 - Приборы и методы измерения механических величин. - Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", Министерство образования и науки Украины, Киев. 2014. Диссертация посвящена решению важной научно-технической проблемы – построение научных принципов создания средств измерения расхода дозвуковых текучих потоков топливно-энергетических ресурсов. В работе определены факторы, оказывающие превалирующее влияние на метрологические характеристики преобразователей расхода и количества жидкости, обоснованы направления исследований и пути усовершенствования измерителей расхода (расходомеров). Создана методология определения гидродинамических характеристик потока при наличии его неоднородности, вызванной гидравлическими сопротивлениями. Осуществлена проверка правильности выбранной аналитической аппроксимации влияния локальных сопротивлений на картину потока измеряемой среды. Уточнены существующие и разработаны новые критерии определения асимметрии набегающего потока по расхождению распределения скорости вдоль потока (геометрический критерий), по рассеянию энергии потока (энергетический критерий), по факторам профиля, асимметрии, турбулентности и максимальному углу вихреобразования (комплексный критерий), модулированные гидравлическими сопротивлениями различных пространственных конфигураций. Очерчено количественно и качественно развитие асимметрии потоков жидкости вследствие локальных гидравлических сопротивлений на узле измерения (учета). По результатам проведенных исследований определены ограничения на место монтажа счетчиков и выявлено их целесообразное расположение в технологических сетях с учетом стратегического влияния кинематических и силовых факторов локального позиционирования. Разработаны и всесторонне исследованы расчетные модели крыльчатых, турбинных, ультразвуковых и гидродинамических измерительных преобразователей расхода, состоящие из моделей текучего потока жидкости и прибора, которые содержат основные факторы, влияющие на работу преобразователя, но до сих пор остающиеся без внимания исследователей, а именно: влияние кинематики потока, особенности взаимодействия течения жидкости с чувствительными элементами, действие пограничного слоя, эффекты срыва потока и образования рециркуляционных зон. Для проведения оптимизационных расчетов параметров тахометрических, ультразвуковых и гидродинамических преобразователей определены целевые функции, очерчивающие значения критерия эффективности приборов, в составе систем измерения расхода и количества жидкости. Сформулированные критерии определяют условия максимальной точности измерения при минимальном влиянии на поток и позволяют оценить работу измерительных преобразователей при разных режимах протекания жидкости в широком диапазоне расходов. Разработанное программное обеспечение компьютерного моделирования работы преобразователей позволяет решать задачи проверки гипотез относительно действия тех или иных физических факторов на эффективность процесса измерения расхода и количества, определять метрологические характеристики приборов, решать целый класс задач, имеющих одинаковые или подобные алгоритмические описания, уточнять математические модели, определять благоприятные технологические режимы функционирования, оптимизировать параметры преобразователей, визуализировать процессы на экране ЭВМ. Выявлена степень чувствительности преобразователей к асимметричности потоков, которая модулируется местными гидравлическими сопротивлениями разной пространственной конфигурации. Так для гидродинамических расходомеров с чувствительными элементами разной формы наилучшими при условии минимальной погрешности и влияния на измеряемую среду являются средства измерения с телами обтекания в форме конуса, направленного вершиной навстречу потоку. Для ультразвукового преобразователя однолучевой конфигурации результат измерения хордовой скорости, определяющий расход, зависит от величины искривления осевой симметрии профиля и уменьшается с отдалением контрольного сечения от местного сопротивления. Величина погрешности зависит от пространственной ориентации прибора относительно вертикальной оси на технологической сети. Полученные результаты дают четкую картину мест локального размещения приборов в технологической сети при условии максимальной точности и минимальном воздействии на измеряемую среду. Это позволяет эффективно применять преобразователи, не принимая во внимание требования обязательного обеспечения прямых участков до и после приборов, в местах технологической сети с учетом конкретных натурных условий организации измерения. Для подтверждения верности исходных теоретических предположений и выводов в режиме полунатурных исследований проведены стендовые испытания крыльчатых, турбинных, гидродинамических и ультразвуковых измерительных преобразователей. Изучено степень влияние асимметричности потоков на точность измерения в разных местах локального монтажа измерительных приборов на технологической сети . Оценка соответствия разработанных математических моделей действующим образцам по статистическим критериям Фишера и Стьюдента подтвердила адекватность разработанных математических моделей реалиям практического применения в пределах 5%. Полученные результаты тестирования путем математического и численного моделирований наряду со стендовыми испытаниями указывают на высокий уровень соответствия теоретических и экспериментальных исследований, определяют места локального размещения приборов в технологической сети. Что, в свою очередь, очерчивает чрезвычайно важное для практики осознание целесообразности применения преобразователей в единственно возможных, с точки зрения точности измерений, локальных местах технологической сети, не принимая во внимание требования в паспорте на прибор, предусматривающие прямые участки определенной длины до и после места установки прибора. | uk |
| dc.description.abstractuk | Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.11.01 – Прилади та методи вимірювання механічних величин. – Національний технічний університет України ”Київський політехнічний інститут”, Міністерство освіти і науки України, Київ. 2014. Дисертація присвячена вирішенню важливої науково-технічної проблеми – побудова наукових принципів творення засобів вимірювання витрати дозвукових плинних потоків паливно-енергетичних ресурсів. У роботі визначені фактори, які мають превалюючий вплив на метрологічні характеристики перетворювачів витрати та кількості рідини, обґрунтовані напрями досліджень процесів вимірювання та шляхи вдосконалення витратовимірювачів. Створено методологію визначення гідродинамічних характеристик течії, уточнені існуючі критерії за наявної її неоднорідності та розроблені нові принципи визначення асиметричності потоку. Окреслений кількісно і якісно розвиток асиметрії потоків рідини внаслідок локальних гідравлічних опорів на вузлі вимірювання. Розроблені нові та вдосконалені існуючі математичні моделі тахометричних, гідродинамічних та ультразвукових перетворювачів витрати рідини, що описують взаємодію вимірюваного середовища з елементами конструкції таких приладів. Проведені теоретичні та стендові дослідження впливу гідродинамічних характеристик потоків рідини на паспортні показники перетворювачів. Оцінка відповідності розроблених математичних моделей діючим зразкам за статистичними критеріями Фішера і Стьюдента підтвердила адекватність розроблених математичних моделей реаліям практичного застосування. Результати оптимізаційних розрахунків елементів конструкції перетворювачів визначають конкретні умови використання приладів, як за місцем їх локального розміщення, так і просторовою орієнтацією, що має велике значення для практики промислового застосування. | uk |
| dc.format.page | 43 л. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/8046 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.status.pub | published | uk |
| dc.subject.udc | 681.121 | uk |
| dc.title | Наукові принципи творення засобів вимірювання витрати плинних потоків технологічних мереж | uk |
| dc.type | Other | uk |
| thesis.degree.level | doctor | uk |
| thesis.degree.name | доктор технічних наук | uk |
| thesis.degree.speciality | 05.11.01 – прилади та методи вимірювання механічних величин | uk |