Методика расчета динамики типовой газо-жидкостной тепломеханической системы в целом

Расчет функционирования ГЖТМС проводится на сетке по времени, включающей два вложенных друг в друга уровня. На более грубой сетке с крупными шагами по времени рассчитывается прогрев стенок системы. На более точной сетке с мелкими шагами по времени рассчитывается изменение параметров рабочего тела в сосудах и каналах системы и динамика подвижных элементов и механических и гидравлических подсистем. Полагается, что на один шаг ST расчета прогрева стенок приходится задаваемое количество NSG шагов сетки для расчета параметров рабочего тела SG. Шаги сетки SG корректируются из условий устойчивости разностных схем, применяемых при расчете течений в каналах и при автоматическом выборе шага по времени для интегрирования систем обыкновенных дифференциальных уравнений по способу Рунге, или по контрольному члену. При этом число шагов SG, приходящихся на один шаг ST, определяет размер шага ST по размеру шага SG в момент задания шага ST. Если шаг SG изменяется в пределах расчета одного шага ST, то интервал ST рассчитывается до его полной выборки с текущими шагами SG, причем размер последнего шага SG внутри интервала ST выбирается так, чтобы сложился целый интервал ST. В частном случае возможен выбор NSG = 1, то есть SG = ST. В целом алгоритм расчета одного шага ST представлен на рис. 6.2.

Расчет производится в следующей последовательности.

• 1. Задаются начальные приближения параметров. В качестве таковых используются параметры предыдущего шага по времени.
• 2. Задается очередная итерация парметров. На первой итерации это параметры, сформированные в пункте 1.
• 3. Проводится формирование очередной пары шагов по времени SG и ST = NSG? SG. При этом шаг SG выбирается в соответствии с заданным

Рис. 6.2. Блок-схема алгоритма расчета одного шага по времени

способом выбора шагов интегрирования обыкновенных дифференциальных уравнений.

• 4. Осуществляется проверка выполнения условий устойчивости разностных схем для расчета течений в каналах системы. В случае необходимости шаг SG корректируется в сторону уменьшения.
• 5. Проводится формирование текущей системы гидрогазодинамических связей и формируются текущие наборы сосудов, каналов, стенок и механических и гидравлических подсистем, параметры которых рассчитываются на данном шаге по времени.

• 6. Проводится один шаг расчета динамики подвижных элементов каналов и течений в каналах системы. При этом параметры смежных сосудов и стенок выбираются с предыдущей итерации.
• 7. Проводится шаг расчета параметров сосудов системы. При этом используется рассчитанная итерация параметров течений в каналах и предыдущая итерация параметров динамических и гидравлических подсистем.
• 8. Проводится шаг расчета параметров динамических и гидравлических подсистем. При этом используются текущие итерации параметров каналов и сосудов системы.
• 9. Осуществляется проверка выборки шага сетки ST. Если он не выбран, то осуществляется подготовка расчета очередного шага SG и переход к пункту 4. В противном случае делается переход к следующему пункту.
• 10. Проводится шаг расчета температур стенок системы.
• 11. Осуществляется проверка условий сходимости итераций. Если они выполняются, то расчет текущего шага ST заканчивается. В противном случае осуществляется расчет следующей итерации переходом к пункту 2.
• 12. В случае сходимости итераций расчет очередного шага по времени заканчивается и начинается расчет следующего шага переходом к пункту 1.