Задача расчета распределенных технологических процессов разделения в аппаратах является сложной и трудно автоматизируемой задачей
Вид материала | Задача |
- Адаптивное управление для станков с чпу н. В. Лищенко, канд техн наук, ассистент;, 232.54kb.
- Моделирование конструкций и технологических процессов производства электронных средств, 341.49kb.
- Откровенный разговор, или некоторые аспекты вентилируемых фасадов, 100.71kb.
- А. Г. Морачевский профессор, д Х. н. Физико-химические основы процессов разделения, 39.16kb.
- Cols=3 gutter=47> пример оформления текста доклада или реферата, 80.58kb.
- Cols=3 gutter=47> пример оформления текста доклада или реферата, 76.62kb.
- Рабочая программа по дисциплине опд. Ф. 08 Моделирование и оптимизация, 200.55kb.
- Влияние технологических процессов на формирование затрат производства и себестоимости, 29.68kb.
- «Развитие и модернизация химико-технологических систем и процессов», 16.76kb.
- Утверждаю, 111.69kb.
Расчет технологических распределенных процессов разделения в аппаратах произвольной геометрии1
Нехаев И.Н. (МарГТУ), Шехирев Д.В. ( МИСиС)
Задача расчета распределенных технологических процессов разделения в аппаратах является сложной и трудно автоматизируемой задачей.
Развитие теории разделения [1,2,3,4], вычислительной техники и компьютерных методов вычисления [5], а также современные средства и технологии создания сложных программных систем [6,7] позволяют поставить задачу разработки инструмента для автоматизированного построения моделей распределенных технологических процессов разделения в аппаратах и их последующего расчета. Существующие системы расчета, как правило, очень специфичны и ориентированы на какой-либо фиксированный тип аппаратов и/или жесткую структуру математической модели процесса и граничных условий.
Предлагается использовать сборочный подход моделирования работы аппарата [8], позволяющий провести автоматизированный расчет построенной модели.
Сборочный подход к моделированию заключается в том, что на первом этапе отдельно описывается геометрия камеры как сетка конечных элементов с указанием объемных рабочих зон сетки и поверхностных зон, математические модели процесса в объеме и математические модели процесса на границе. Результатом первого этапа является база данных камер различных типоразмеров и математических моделей процесса в объеме и на границе. На втором этапе происходит сборка модели аппарата, в процессе которой выбирается рабочая камера и к её объемным и поверхностным зонам привязываются математические модели процессов в объеме и на границе соответственно. На этом этапе также происходит указание внешних входных и выходных величин математической модели работы аппарата.
Данный подход к построению математической модели процесса разделения в аппарате позволяет а) создать и расширять базу моделей типовых и разрабатываемых аппаратов, б) создать и расширять базу математических моделей процесса, в) создать и расширять базу математических моделей работы аппарата, г) организовать автоматизированный расчет модели работы аппарата. Сборочный подход обеспечивает удобство и быстроту построения математической модели работы аппарата как результат выбора комбинации модели аппарата, моделей процессов в объеме и моделей процессов на границе.
Автоматизация процесса расчета таких моделей основана на следующих принципах. Принцип первый: сведение задачи расчета к задаче минимизации результата свертки вектора невязок уравнений математической модели. Данный принцип позволяет использовать нелинейные уравнения для описания процессов. Принцип второй: автоматизированный расчет вектора невязки в результате численного интегрирования уравнений. Данный принцип позволяет использовать интегро-дифференциальные уравнения для описания системы. Использование метода конечных элементов обуславливает задание функций от переменных состояния системы как интерполяционных полиномов (Лагранжа) от значений переменных состояния в узлах сетки. Тем самым задача становится конечномерной вычислительной задачей. Принцип третий: фиксируется только набор операций и операторов, а величины и уравнения модели задает сам исследователь. Это расширяет круг уравнений, используемых для описания технологической системы. Такой подход реализуется с помощью трансляции текстового описания модели в объекты программной системы. Принцип четвертый: разделяется задача описания модели работы аппарата и метод его расчета. Данный принцип позволяет совершенствовать подсистему расчета независимо (относительно) от описания технологического процесса. Это позволяет надеяться на преодоление возникающих вычислительных трудностей при решении плохо обусловленных вычислительных задач.
В дальнейшем предполагается разработка и использование стандартного интерфейса стыковки математических моделей работы аппаратов по потокам внешних для моделей величин. Этот шаг понадобится для того, чтобы можно было использовать структурно и параметрически идентифицированные модели работы аппаратов для описания и расчета сепарационных схем, широко используемых в обогатительных переделах.
Данный подход к расчету технологических распределенных процессов разделения в аппаратах произвольной геометрии используется при создании пакета программ МОРАТПА (МОделирование РАспределенных Технологических Процессов в Аппаратах), разрабатываемый в МарГТУ совместно с МИСиС.
Литература.
1. Тихонов О.Н. «Закономерность эффективного разделения минералов в процессах обогащения полезных ископаемых». –М.: Недра, 1984, с. 208.
2. Самыгин В.Д. Развитие теории разделения минеральных комплексов в флотационной системе. Проблемы комплексной переработки минерального сырья и охраны окружающей среды. (Плаксинские чтения, доклады международного совещания, г.Петрозаводск 15–18 сентября). ННЦ ГП – ИГД им. А.А. Скончинского, 1999. с.170–186.
3. J.B.Rubinstein V.D.Sаmygin Effect of particle and bubble size on flotation kinetics.; In "Frothing in flotation" , v.II, Gordon and breath. Publishing house, London, NY, 1998, p. 51-80.
4. Sаmygin V.D., Shehirev D.V., Filipov L.O.Mathematical modelling of the process of separation of the raw materials in the column flotation; In: XVIII Int. Min. Processing Cong.Sydney, Australia,1993 , p.1357
5. Хейгеман Л., Янг Д. Прикладные итерационные методы: Пер. с англ. –М.:Мир, 1986. -448с.
6. Крачтен, Флипп. Введение в Rational Unified Process. 2-изд..: Пер. с англ.- М.: Издательский дом «Вильямс», 2002.-240 с.: ил.-Парал. тит. англ.
7. Розенберг Д., Скотт К. Применение объектного моделирования с использованием UML и анализа прецедентов: Пер. с англ. – М.: ДМК Пресс, 2002. – 160с.:ил.
8. Нехаев И.Н. Описание рабочей зоны непрерывного технологического процесса со сложной геометрией. Второй Всероссийский симпозиум по прикладной и промышленной математике (зимняя сессия). г.Йошкар-Ола, 1-6 декабря 2001г. Тезисы докладов. Москва, «ТВП», 2001.- С.653.
1 Работа выполнена при содействии министерства образования РФ. Шифр гранта ТОО-5.9-2916.