Содержание к диссертации
Введение
1 Современное состояние проблемы моделирования взаимодействия вентиляционных потоков с конвективными потоками от источников теплоты 9
1.1 Исследование процессов взаимодействия вентиляционных потоков с конвективными потоками от источников теплоты 10
1.2 Математическое моделирование взаимодействия вентиляционных потоков с конвективными потоками от источников теплоты . 14
1.3 Выводы по первой главе и постановка задачи исследования 25
2 Математическая модель взаимодействия вентиляционных потоков с конвективными потоками от источников теплоты 27
2.1 Расчетные зависимости взаимодействия вентиляционных и конвективных потоков 27
2.2 Основные возможности программы расчета взаимодействия вентиляционных и конвективных потоков 37
2.3 Методы теории подобия в задаче взаимодействия вентиляционных и конвективных потоков 40
2.4 Выводы по второй главе 46
3 Численное моделирование взаимодействия венти ляционных и конвективных потоков 47
3.1 Параметры расчетов взаимодействия воздушных потоков в помещении 47
3.2 Результаты расчетов взаимодействия вентиляционных и конвективных потоков 49
3.3 Выводы по третьей главе 74
4 Обобщение результатов численных расчетов взаимодействия вентиляционных и конвективных потоков ... 75
4.1 Распределение температур> воздуха по высоте помещения при взаимодействии воздушных потоков 75
4.2 Распределение скоростей воздуха по высоте помещения- при действии вентиляционных и конвективных потоков 79
4.3 Критериальные зависимости процесса взаимодействия потоков . 82
4.4 Выводы по четвертой главе 87
5 Эксперименты по подтверждению адекватности ма тематической модели процессов взаимодействия вентиляционных потоков с конвективными потоками от источников теплоты 88
5.1 Методика проведения экспериментов по подтверждению адек ватности математической модели 88
5.2 Оценка погрешности экспериментов по подтверждению адекватности математической модели 92
5.3 Программа обработки результатов экспериментов 95
5.4 Результаты экспериментов по подтверждению адекватности математической модели процессов взаимодействия вентиляцион ных и конвективных потоков 99
5.5 Выводы по пятой главе 106
Основные результаты и выводы 107
Литература
- Математическое моделирование взаимодействия вентиляционных потоков с конвективными потоками от источников теплоты
- Основные возможности программы расчета взаимодействия вентиляционных и конвективных потоков
- Результаты расчетов взаимодействия вентиляционных и конвективных потоков
- Критериальные зависимости процесса взаимодействия потоков
Введение к работе
Актуальность темы. Рост потребностей современной строительной индустрии требует повышения качественного уровня исследований в области создания микроклимата. Решение многих проблем создания микроклимата, таких как: взаимодействие отопительных систем с системами вентиляции, вентиляция производств с выделением теплоты, аэрация, воздухораспределение, вентиляция «чистых» помещений и др. связано с изучением взаимодействия вентиляционных потоков с конвективными потоками от источников теплоты. Несмотря на значительное количество теоретических и экспериментальных работ, закономерности взаимодействия вентиляционных потоков с конвективными потоками от источников теплоты в помещении нельзя считать изученными. В последнее время математическое моделирование процессов газовой динамики, как инструмент решения научно-технических задач, получило широкое развитие. Нового, более высокого уровня достигли численные методы, лежащие в,основе математического моделирования. Это стало возможным благодаря высокой производительности современной вычислительной техники. Как показывает мировая практика, объем математического моделирования; при исследовании систем создания микроклимата неуклонно растет. Применение математического моделирования в процессе проектирования системг создания микроклимата позволяет получать эффективные инженерные решения в минимальные сроки при минимальных затратах.
В связи с этим математическое моделирование взаимодействия вентиляционных потоков с конвективными потоками от источников теплоты является актуальным и имеет важное значение для проектирования систем создания микроклимата помещения, снижения энергоемкости процессов отопления и вентиляции и создания эффективной вентиляции. Данная работа выполнялась в соответствии с межвузовской программой «Строительство».
Цель работы. Моделирование взаимодействия вентиляционных потоков с конвективными потоками от источников теплоты.
Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи исследования:
- разработать математическую модель взаимодействия вентиляционных потоков с конвективными потоками от источников теплоты;
- реализовать математическую модель взаимодействия вентиляционных потоков с конвективными потоками от источников теплоты и алгоритмов ее решения в виде программы для ПЭВМ;
- на примере конкретного помещения провести расчеты температур и скоростей воздуха для определения эффективности программы;
- провести экспериментальные исследования, подтверждающие адекватность разработанной математической модели.
Научная новизна:
Математическая модель взаимодействия вентиляционных потоков с конвективными потоками от источников теплоты, которая, в отличие от известных моделей других авторов, характеризуется:
- применением критериев Жуковского, Рейнольдса и Рэлея;
- использованием коэффициента соотношения энергии вентиляционных и конвективных тепловых потоков.
Модель позволяет рассчитывать поля температур и скоростей в помещениях различной конфигурации в широком диапазоне граничных условий по расходу и скорости вентиляционных потоков, количеству и мощности тепловых источников. ? Прикладная программа, реализующая математическую модель и алгоритмы ее решения на ПЭВМ в среде пакета C++ Builder 6.0. Программа обладает высокой производительностью, надежностью и экономичностью использования оперативной памяти.
Аналитические зависимости, полученные по результатам численного моделирования, для расчета температур и скоростей, осредненных по рабочей зоне помещения, и коэффициента эффективности воздухообмена по температуре Kt для определения количества приточного воздуха.
Результаты экспериментальных исследований по оценке адекватности математической модели взаимодействия вентиляционных потоков с конвективными потоками от источников теплоты, показавшие удовлетворительное совпадение результатов экспериментов с теоретически рассчитанными значениями температур. Для анализа результатов экспериментов использованы сплайн - функции.
Достоверность результатов. Теоретическая часть работы базируется на основных физических законах теории тепломассообмена и аэродинамики. Основные допущения, принятые при выводе исходных уравнений модели, широко используются в работах других авторов. Для обобщения и анализа результатов использовалась теория подобия. Адекватность модели оценивалась путем сопоставления расчетных данных с результатами экспериментальных исследований.
Научное и практическое значение и реализация результатов. Разработан новый подход к определению скоростей и температур воздушных потоков и эффективного воздухообмена в помещениях с теплоизбытками, который может быть использован при проектировании систем вентиляции производств с выделением теплоты, аэрации, вентиляции «чистых» помещений в различных отраслях промышленности. Использование предлагаемого подхода позволяет создавать более энергоэффективные системы поддержания микроклимата помещений.
Полученные результаты могут быть использованы при оценке с высокой точностью параметров микроклимата в помещениях всех видов.
На защиту выносятся:
Математическая модель взаимодействия вентиляционных потоков с конвективными потоками от источников теплоты.
Прикладная программа, реализующая математическую модель и алгоритмы ее решения на ПЭВМ в среде пакета C++ Builder 6.0.
Аналитические зависимости, полученные по результатам численного моделирования, для расчета температур и скоростей, осредненных по рабочей зоне помещения, и коэффициента эффективности воздухообмена по температуре.
Результаты экспериментальных исследований по оценке адекватности математической модели взаимодействия вентиляционных потоков с конвективными потоками от источников теплоты.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на региональном межвузовском семинаре «Моделирование процессов тепло- и массообмена» (Воронеж 2006-2008 г.) и на 61-ой - 63-ой научных конференциях и семинарах Воронежского государственного архитектурно-строительного университета (Воронеж 2006-2008 г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано пять печатных статей общим объемом 17 страниц, из них лично автору принадлежит 12 страниц. Три статьи опубликованы в изданиях, включенных в перечень ВАК (Известия ОрелГТУ «Строительство. Транспорт», Научный вестник ВГАСУ «Строительство и архитектура»). В статьях, опубликованных в рекомендованных ВАК изданиях, изложены основные результаты диссертации: в работах [64, 66] приведена полученная математическая модель взаимодействия воздушных потоков; в работах [64, 65, 66] приведены результаты использования разработанной программы для численного моделирования взаимодействия вентиляционных потоков с конвективными потоками от источников теплоты.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, основных выводов и списка литературы. Диссертация изложена на 122 страницах и содержит: 86 страниц машинописного текста, список литературы из 115 наименований, 61 рисунок, 4 таблицы и 1 приложение.
Математическое моделирование взаимодействия вентиляционных потоков с конвективными потоками от источников теплоты
Принятые в инженерной практике грубые осреднения, когда поле параметров заменяется одним осредненным значением (например, температура или скорость воздуха в помещении), зачастую не позволяют выбрать наиболее эффективные инженерные решения.
Для повышения эффективности систем вентиляции, обеспечения стандартов качества воздуха, поддержания заданных параметров воздухораспределения целесообразно на стадии проектирования моделировать вентиляционные процессы при помощи математических моделей. Такой подход позволяет создать полную картину распределения скоростей и температур воздуха в помещении. Математическое моделирование является одним из важнейших инструментов исследования воздушных потоков в помещениях.
Однако необходимо учитывать, что математическое моделирование, так же как и физическое, является приближенным [9]. Поэтому весьма важно, чтобы при разработке математических моделей численный эксперимент сопоставлялся с результатами физического моделирования или натурными данными. , В ряде случаев даже простая модель при правильно подобранных константах может оказаться эффективной при решении определенного ряда инженерных задач.
Необходимость использования математического моделирования в решении вентиляционных задач отмечалась в работах В.Н. Богословского, В.М. Эльтермана, В.П. Титова, Ю.Я. Кувшинова, М.И. Гримитлина, В.И. Бодрова, В.И. Полушкина, О.Я. Кокорина, М.Я. Поза, А.Г. Сотникова, В.Н. Талиева, Ю.Г. Грачева и др. [13, 14, 15, 39, 47, 56, 69, 70, 80].
Для математического моделирования взаимодействия воздушных потоков в вентилируемых помещениях проф. Г.М. Позиным получена система линейных и нелинейных алгебраических уравнений, решение которой представлено в матричной форме [53]. Математические модели струйных течений разрабатывались В.Н. Богословским, Ю.А. Табунпщковым [13]. Разработанные модели объединяло то, что они характерны для граничных условий взаимодействия струй, ограниченных одной или несколькими плоскостями, например, инфильтрация через стены, настилающиеся струи на потолок или на, потолок и стены одновременно.
Первые попытки решения уравнений Навье - Стокса в применении к вентиляции были предприняты в работах [11, 52]. В основном эти. расчеты носят частный характер, так как нет четких границ применимости предложенных моделей, а сопоставление результатов с экспериментом, и натурными данными или отсутствует или ограничено идеальными, случаями, известными в гидромеханике.
М.Я. Позом [51], разработаны основные методы.математического моделирования задачтепло- и массопереноса вч системах вентиляции с использованием уравнений Навье - Стокса, и метода «склейки» течений: В соответствии с этим методом помещение разбивают на зоны и для каждой или одной из зон выполняют расчет, используя более простую систему уравнений, чем уравнения На-вье-Стокса. Полученные таким образом решения «склеивают» на границе зон. Однако метод «склейки» можно использовать лишь, тогда.; когда, известен характер, циркуляции и направление движения воздушных потоков в помещении, т.е. есть соответствующие результаты исследований, полученные на физических моделях или в натурных условиях.
В настоящее время в, вентиляционной практике уделяется все большее внимание математическому моделированию процессов тепломассообмена на основе решения дифференциальных уравнений аэродинамики и диффузии.
С точки зрения математического моделирования помещения с.оборудованием - это трехмерные объекты со сложношгеометрией, распределенными системами подвода и отвода воздуха и источниками тепла. Воздушные тепловые потоки являются трехмерными и турбулентными с точки зрения газодинамики. Для математического моделирования-таких процессов необходима разработка адекватных математических моделей. Для решения соответствующих математических задач необходимо конструировать эффективные численные алгоритмы, которые дадут возможность получать количественные результаты, за ра
зумное время с практически приемлемой точностью. Разработанные с использованием таких моделей и методов компьютерные программы должны тестироваться на хорошо известных и хорошо изученных задачах, результаты их работы должны сравниваться с расчетами других авторов, с данными физических экспериментов и натурных измерений.
Для успешного численного моделирования вязких течений воздуха важна разработка адекватных упрощенных газодинамических моделей и эффективных численных методов решения соответствующих математических задач на ЭВМ. Наиболее общей моделью течений в режиме сплошной среды является система уравнений Навье - Стокса.
Развитие механики газа и ее приложений в последние годы связано с применением общих математических моделей, основанных на уравнениях На-вье-Стокса. Эти уравнения полученные более 150 лет назад, еще в середине XIX в. Их частными- случаями, являются классические уравнения идеальной жидкости и уравнения пограничного слоя. Важное значение имеет возможность прямого численного моделирования турбулентных режимов движения сжимаемых газов на основе нестационарных уравнений Навье-Стокса.
До начала широкого распространения ЭВМ и численных методов в аэродинамике, постановка задачи об отыскании сложных и зависящих от большого числа параметров численных решений уравнений Навье-Стокса была связана с большими трудностями. В настоящее время численное моделирование на основе уравнений Навье-Стокса сформировалось как самостоятельное направление в аэродинамике.
Из многих классов задач аэродинамики, которые изучались на основе уравнений Навье-Стокса, в последние годы заметный прогресс был достигнут в области естественно-конвективного тепло- и массообмена и связанных с ним приложений. Физическими особенностями этого класса движений являются сложная внутренняя структура, в которой трудно выделить пограничный слой и «ядро» течения.
Основные возможности программы расчета взаимодействия вентиляционных и конвективных потоков
Для получения решения разработанная математическая модель взаимодействия вентиляционных потоков с конвективными потоками от источников теплоты (2.8 - 2.19) реализована на ПЭВМ в виде прикладной программы в среде программирования C++ Builder 6.0 [64, 65, 68]. В данном разделе рассмотрена структура и основные возможности программы.
Прикладной интерфейс программы представляет собой совокупность средств графической оболочки, обеспечивающих легкое управление системой как с клавишного пульта, так и с помощью мыши.
Пакет допускает использование широкого набора граничных условий, зависящих от конкретной модели, однако все они базируются на наиболее часто встречающихся условиях, рассмотренных в разделе 2.1. Следует заметить, что конкретные граничные условия, как и значения параметров уравнений (плотность, вязкость, теплопроводность и т. п.), могут задаваться переменными по времени.
Программа имеет развитый интерфейс, позволяющий легко управлять им и оперировать с полученными результатами. Главное окно программы, управляемое системой меню приведено на рис. 2.3.
Проанализируем методом подобия задачу взаимодействия вентиляционных потоков с конвективными потоками от источников теплоты. Это позволит ввести числа подобия характерные для задачи, показать область практического применения и обобщить полученные результаты.
Найдем систему критериев подобия, характеризующих процессы рассматриваемой задачи. Задача описывается системой уравнений (2.8-2.19). Приведем систему уравнений (2.8-2.19), начальные и граничные условия к безразмерному виду. Для этого выберем в качестве масштабов lo, do, щ и Т0 и введем- безраз х и — Т мерные величины X = — - ,U = — , Т = — , где /о - характерный размер, м; do диаметр приточного отверстия, м; ио - скорость приточной струи, м/с.
В результате получим группу критериев подобия для исследуемого про цесса: число Жуковского Zh = —, число Рейнольдса Re = -2—-, число Рэлея vt . _ und, "о 1, Q /З Д /7Т Ra = —— , где v - кинематическая вязкость воздуха, м2/с; а - коэффициент va температуропроводности воздуха, м /с; Р - коэффициент температурного расширения; AT ="Тп Тх- разность температур на поверхности источника теплоты и окружающего воздуха.
В рассматриваемой задаче взаимодействия вентиляционных потоков с конвективными потоками от источников теплоты необходимо различать движения жидкости воздуха с различным соотношением влияния сил вязкости -инерции - гравитации. Различные течения можно систематизировать, положив в основу то обстоятельство, что движение воздуха в основном определяется силами, действующими в потоке. В общем случае силы вязкости, инерции и тяжести в потоке воздуха (как и соответствующие члены в уравнении движения) соизмеримы. В этом случае в уравнения для безразмерной температуры и скорости входят следующие критерии подобия: U, =U(Xt,Zh,Ke,Ra), (2.22) Г = T(Xt,Zh,RQ,Ra). (2.23)
Выражения (2.22-2.23) записаны для воздуха с постоянными свойствами (кроме плотности в выражении для подъемной силы) при отсутствии в потоке диссипации энергии и внутренних источников тепла, при однородных граничных условиях. Если задача рассматривается в более общей постановке, то в уравнения подобия, кроме перечисленных, войдут и другие числа подобия, отражающие влияние неучтенных здесь эффектов.
При достаточно больших значениях числа Zh течение становятся стационарными и число Zh выпадает из уравнений подобия.
Рассмотрим теперь другие характерные случаи течения, более частные по отношению к вязкостно - инерционно - гравитационному течению.
Вязкостно - инерционное течение соответствует пренебрежимо малому влиянию сил тяжести (архимедовых сил) по сравнению с силами вязкости и инерции. Если опустить в уравнении движения член, учитывающий архимедовы силы, то в уравнения для безразмерной температуры и скорости ввойдут следующие критерии подобия: U,=U,(Xt9Zh,Jte) (2-24) f = f(if,Z/2,Re). (2.25) Вязкостно - гравитационное течение соответствует пренебрежимо малому влиянию сил инерции по сравнению с силами вязкости и тяжести. Опуская инерционные члены в уравнении движения, имеем: U UXX ZKRa), (2.26) Tt=T,{Xt9Zh,Ra). (2.27)
Влияние термогравитационных сил, т.е. свободной конвекции, на вынужденное течение отражает число Ra. Если оно мало, то течение будет вязкостным или вязкостно-инерционным. При достаточно больших значениях числа Ra наблюдается переход к вязкостно-гравитационному или вязкостно-инерционно-гравитационному течению.
Может быть использован еще один критерий, характеризующий процесс вентиляции помещений с избытками тепла, который получают из уравнения, определяющего количество энергии диссипируемой в воздушной среде вентилируемого помещения.
Результаты расчетов взаимодействия вентиляционных и конвективных потоков
На рис. 3.6 приведено распределение воздушных потоков по сечению помещения при действии конвективного потока от источника теплоты и отсутствии вентиляционных потоков. Хорошо видно, как источник тепла формирует воздушный поток в помещении.
На рис. 3.7 показано распределение величин скоростей воздушных потоков по сечению помещения при действии конвективного потока от источника теплоты и отсутствии вентиляционных потоков. Зоны наиболее высоких скоростей воздушных потоков сначала возникают над источником тепла, а затем перемещается к ограждающим конструкциям. Зона минимальных скоростей при этом располагается по центру сечения помещения.
На рис. 3.8 изображены линии тока воздушных потоков в помещении при действии конвективного потока от источника теплоты и отсутствии вентиляционных потоков. В начальный период времени при Z/K5-10"6 можно выделить следующие две области ярко выраженного вихревого движения: между восходящим потоком и боковыми стенками. Поток восходящего воздуха, достигнув потолка, веерообразно отражается от него и возвратным движением образует две зоны вихревого движения. За счет взаимодействия сформировавшихся вихрей с ограждающими конструкциями помещения в углах также образуются области завихрения потока.
Для этого режима течения характерно существенное влияние высоты помещения на величину скорости воздушного потока. Локальные значения скорости воздушного потока достигают 0,86 м/с.
В начальный момент времени в помещении возникают две зоны циркуляции - справа и слева от тепловой струи. Поскольку источник тепла находится не в центре комнаты, то с течением времени при Zh 5-10 правая зона циркуляции растет и охватывает все помещение, левая зона при этом уменьшается, смещается вниз, и в конце концов исчезает.
На рис. 3.9 представлено распределение температур в помещении при действии конвективного потока от источника теплоты и отсутствии вентиляционных потоков. Наблюдается развитие тепловой конвективной струи над источником тепла и формирование зоны повышенных температур. Восходящий поток горячего образует завихрения по обе стороны от себя, которые частично опускаются вниз к основанию потока. Конвективная струя вначале вертикальна, а затем ее начинает сносить влево поток воздуха, и в дальнейшем конвективная струя преобразуется в единый воздушный поток, циркулирующий по помещению.
На рис. 3.10 - 3.11 показано изменение скоростей воздушных потоков во времени в нижней и верхней зоне помещения при действии конвективного потока от источника теплоты и отсутствии вентиляционных потоков. В нижней зоне помещения скорости воздушного потока изменяются от 0 до -0,3 м/с. В процессе формирования потока происходят колебания скоростей в пределах ±0,2 м/с. В нижней зоне помещения скорости воздушного потока изменяются от 0 до 0,38 м/с с колебаними в пределах ±0,15 м/с.
Средние скорости воздушных, потоков в верхней и нижней зонах помещения по мере развития циркуляции стремятся к одному значению.
На рис. 3:12-3.13 представлено изменение температур воздушных потоков во времени в нижней и верхней зонах помещения при действии конвективного потока от источника-теплоты и отсутствии вентиляционных потоков. В нижней зоне температура изменяется от 293" К до 298 К. Всплески до 337 К происходят в точках, близких к источнику тепла на начальном этапе формирования воздушного потока. После этого температуры растут более плавно. В верхней зоне температура воздуха изменяется от 293 К до. 303 К с всплесками как и в нижней зоне.
Средние температуры в верхней и нижней зоне значительно колеблются, но постепенно сближаются, сохраняя разницу в несколько градусов.
На рис. 3.14 представлены характерные расчетные картины распределение температур воздушных потоков по рабочей зоне помещения.
Тепловая конвективная струя над источником тепла создает пик, который постепенно смещается влево, при этом наблюдается рост температур воздуха по всей рабочей зоне. Температурный пик в 318 К постепенно размывается за счет циркуляции.воздушного потока. Для данного случая наиболее существенным фактором, влияющим на характер распределения температур является постепенный общий прогрев воздуха источником тепла. Отвод тепла от воздуха происходит только за счет передачи тепла ограждающим.конструкциям.
В третьей серии расчетов исследовалось формирование воздушных потоков в помещении при действии вентиляционных потоков и конвективного потока от источника теплоты. От источника тепла в помещение поступало тепло. Значения безразмерных параметров находилось в пределах: ЗД-10 ite 7,l-10 ; 2,25- 107 ita 6-Ю10; 0,015 # 1,9; 0 Z/Kl,3-10 5.
Критериальные зависимости процесса взаимодействия потоков
В предлагаемой экспериментальной установке высокая точность измерений достигается за счет применения современных технических средств и программного обеспечения. Измерительная система измеряет и регистрирует тем 91 пературу и скорость изменения температуры воздуха. Измерительная информация передается в ПК с последующей обработкой и записью в базу данных.
Предложенный вариант измерительной системы обеспечивает высокую точность измерения температуры и может применяться для исследования быс-тропротекающих процессов.
Для измерения температуры использовались малоинерционная термопара К - типа хромель (О - Ni) - алюмель (Ni - АГ) . Максимальная погрешность измерений в диапазоне 0 КІ00С составляет 1С или 0,75%. Алгоритм измерения температуры состоит из следующих шагов:
- измерение температуры холодного спая; - преобразование этой температуры в эквивалентное напряжение на выводах холодного спая термопары; - суммирование этого напряжения с измеренным напряжением на выводах термопары; - преобразование полученного напряжения в температуру, используя граду ировочную таблицу термопары или линеаризующее уравнение.
Зависимость напряжения на выходе термопары от температуры является нелинейной. Поэтому для нахождения температуры по измеренному значению напряжения использовалась аналитическая аппроксимация в виде полинома.
Основная проблема построения измерительной схемы на базе термопары связана с ее низким выходным напряжением, так как помехи промышленной частоты и радиопомехи, наведенные на элементах измерительной цепи, намного превышают это значение. Поэтому очень важно хорошо экранировать провода, идущие от термопары к системе сбора данных. Термопара должна быть подключена витой парой проводов, помещенных в общий экран.
Основная погрешность для системы из 9 термопар определялась как погрешность результата при доверительной вероятности сс=0,95. Достоверность результатов увеличивается при знании закона распределения измеряемой величины, поэтому показания отклонений температур от заданной нормированной величины необходимо проверить на соответствие с нормальным законом распределения. Проверить гипотезу о нормальном распределении показаний термопар можно используя данные об асимметрии и эксцессе выборки или при помощи критерия
В результате измерения 10 показаний 9 термопар получены безразмерные температуры, приведенные в табл. 5.2. Для обработки данных по показаниям температуры использовалась программа Statistica 5.0. Безразмерные температуры сгруппированы в 10 интервалов, середины которых - число отклонений, попавших в каждый интервал, что позволило построить гистограмму распределения безразмерных температур по частотам, см. рис. 5.4.
По абсолютной величине оценки асимметрии и эксцесса имеют тот же порядок, что и их ошибки. Следовательно, ни одна из величин не значима. Поэтому можно сделать вывод, что данные согласованы с гипотезой нормальности.
Значение статистики х -0,9542 и уровень значимости/?=0,9167. Отсюда можно сделать заключение, что данные согласуются с гипотезой нормальности распределения. Этот результат согласуется с данными об асимметрии и эксцессу.
Для определения температур в зонах помещения термопары устанавливались в фиксированных координатных точках, при этом градиент температур не позволяет однозначно оценить значение измерений в конкретной точке несколькими термопарами одновременно из-за их габаритов. Единичное применение термопар в каждой точке замера ограничивает точность измерения величины средней квадратичной ошибки отдельного отклонения измерения любого из 9 преобразователей по закону по закону: где а - среднее квадратичное отклонение величины отдельного измерения.
Отсюда доверительный интервал величины отклонения отдельного показания датчика температуры будет: P\\x-A\ za- \ = P\\x-A\ za -\ = a. (5.1) 2VflІ I 7 ЫП Обозначив точность оценки значения температуры: сг іп _ __ 7 л/И 7 получим доверительные интервалы измерений При вероятности а=0,95 доверительный интервал имеет следующие границы: F = 1,006 ±0,066. Относительная погрешность при доверительной вероятности а=0,95 составит: 5 = 100% = ±6,6%. 1,002 Полученный результат погрешности измерений давлений находится в пределах ±6,6%.
За время проведения экспериментов условия работы оборудования и термопар находились в пределах норм, указанных в паспортных данных, поэтому дополнительная погрешность измерений не учитывается.
Окончательная суммарная погрешность измерения температур при доверительной вероятности 0,95 не превышает значения + 6,6%.
Проведение экспериментальных исследований, связанных с изучением быстропротекающих процессов и обработкой показаний значительного количества датчиков в реальном времени привело к необходимости разработки программно - аппаратного комплекса опроса, регистрации и обработки показаний датчиков. Для разработки программы использовалась среда программирования Delphi 6.0. В данном разделе рассмотрена структура и основные возможности программы.
Система сбора и обработки информации реализуется в виде двухуровневого программно-аппаратного комплекса. При этом на нижнем уровне сбора-информации используются термопары, объединенные через контролер с помощью последовательного интерфейса RS-232 с компьютером. Программно-аппаратный комплекс верхнего уровня состоит из компьютера и программы. Передача данных на верхний уровень производиться непосредственно по магистралям RS-232.
