Моделювання й оптимізація апаратів: Методичні вказівки до виконання контрольної (практичної) роботи з дисципліни “Теорія технічних систем”

	МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ПОЛТАВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ імені Юрія Кондратюка Кафедра обладнання нафтових і газових промислів

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

до виконання контрольної (практичної) роботи з дисципліни

“Теорія технічних систем”

на тему “Моделювання й оптимізація апаратів”

для студентів заочної (стаціонарної) форм навчання спеціальностей:

“Обладнання нафтових і газових промислів”;

“Технологія машинобудування”;

“Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні,

меліоративні машини та обладнання”;

“Автомобілі та автомобільне господарство”

Полтава 2008

Методичні вказівки до виконання контрольної (практичної) роботи з дисципліни “Теорія технічних систем” на тему “Моделювання й оптимізація апаратів” для студентів заочної (стаціонарної) форм навчання спеціальностей: “Обладнання нафтових і газових промислів”; “Технологія машинобудування”; “Підйомно-транспортні, будівельні, дорожні, меліоративні машини та обладнання”; “Автомобілі та автомобільне господарство”.– Полтава: ПолтНТУ, 2008. – 22 с.

Укладачі: О.В. Нижник к.т.н., старший викладач, І.А. Калашникова асистент

Відповідальний за випуск: В.М.Тимошенко, завідувач кафедри обладнання нафтових і газових промислів, доцент

Рецензент: М.В. Галай, завідувач кафедри автоматики та електроприводу, д.т.н., професор

Затверджено навчально-методичною радою університету

Протокол № 3 від «30» грудня 2008 р.

Коректор І.Л. Голубенко

Зміст

Вступ...................................................................................................... 3

1   Критерії і методи оптимізації........................................................... 5

2   Завдання до виконання контрольної роботи................................ 10

3   Послідовність виконання контрольної роботи............................. 11

3.1 Оптимізація розмірів відкритого збірника................................... 11

3.2 Оптимізація витрат на створення й експлуатацію трубопроводу 12

Рекомендована література.................................................................. 17

Додатки................................................................................................ 19

Вступ

Контрольна робота виконується студентами заочної форми навчання в процесі самостійного вивчення дисципліни “Теорія технічних систем”.

Тема роботи – “Моделювання й оптимізація апаратів ”.

Математичні моделі останніми роками знаходять практичне використання у вивченні й раціоналізації робочих процесів, що відбуваються в устаткуванні, а також в оптимізації його конструкції і режимів експлуатації. Моделювання та оптимізація устаткування при його створенні дозволяють знизити метало- й енергоємність на 10 – 30 %, а в ряді випадків – у кілька разів. При цьому значно поліпшуються технологічні показники роботи устаткування при експлуатації.

Моделювання звичайно проводять на фізичних і математичних моделях. Методи фізичного моделювання пов'язані зі значними витратами як матеріальних засобів, так і часу на створення експериментальних установок та проведення на них досліджень. Тому перевагу віддають методам математичного моделювання. При цьому методи фізичного моделювання не виключаються, а використовуються для визначення коефіцієнтів, що входять у рівняння математичної моделі, а також для встановлення адекватності (відповідності об'єкту) останньої. Математичне моделювання незамінне, коли фізичної моделі або об'єкта не існує і не можна поставити фізичний експеримент, а потрібно спроектувати устаткування під задані параметри.

Залежно від діапазону моделювання застосовують математичні моделі різного ступеня складності: від спрощених лінійних до повних нелінійних. Чим ширше діапазон моделювання, тим складніше математична модель цього об'єкта.

Контрольна робота передбачає розв’язання технічної задачі середньої складності шляхом оптимізації апаратів за визначеними критеріями. Виконання цієї роботи допомагає студентові практично осмислити основні принципи моделювання й оптимізації об’єктів промислового призначення.

У якості об’єктів були взяті зразки досить відомого технологічного обладнання, яке використовується в народному господарстві України.

Такий підхід до тематики контрольної роботи дає змогу студентові повною мірою проявити свої потенціальні можливості при оптимізації широко- розповсюджених машин, що сприятиме створенню засобів технологічного обладнання нового покоління.

1  Критерії і методи оптимізації

Математичні моделі машин та апаратів широко використовуються для оптимізації конструкції та режимів експлуатації устаткування. Процес оптимізації починається з вибору критерію оптимізації. На підставі вибраного критерію оптимізації складається цільова функція, залежність цього критерію від параметрів, що впливають на його значення. Взаємний зв'язок параметрів устаткування визначається за допомогою математичної моделі.

Задача оптимізації зводиться до знаходження екстремуму (мінімуму або максимуму) цільової функції. Якщо екстремум цільової функції знаходиться зовні області безпечної роботи устаткування або зовні значень параметрів реальної конструкції устаткування, то у середині цієї області визначаються якомога більша або менша величини цільової функції.