Введение к работе
Актуальность проблемы.
В последние годы в связи с потребностями высоко-технологических производств значительно возрос интерес к вопросам управления свободной конвекцией. В связи со специфическими слохностяки изучения конвекции (уравнения в частных производных и их нелинейность) для успешного управления конвекцией требуется разработка специальных численных и полуаяаяитяческнх подходов.
В обпей пробленэ управления системой с распределенными параметрами С в тон числе - конвективной системой) мокко выделить две крупные подзадачи. Первая связана с определенней оптикальнои в некотор-оы смысле конфигурации, при которой систека будет обладать состоянием с необходимая свойствами. В связи с возможной неединственностью состояний системи при заданной конфигурации возникает вторая задача теории управления о стабилизации неустойчивых С но "выгодных") состояний или изменения динамических свойств устойчивости система в данном состоянии.
Построение рекения уравнений, моделируюаих коявективкуп систему с заданными свойствами, (обратная задача) часто затруднительно. В этом случае решение задачи оптимального управления осуцествляется путей решения серки прямих задач при различных значениях паракетроз и затем выбирается набор параметров, дающих результат бянзкяп к оптимальному Спараметрическое управление).
Неяьа работы является исследование зоэмоаностеЯ управления конвективными системами, разработка различных подходов х проблеме управления, а тахге решение ряда конкретинх задач, представяяюпкх прикладной интерес и де^онстрируадзх эффективность обдах кетодик управленая.
Научная новизна работы захлачается в том, что автором впервые: - предложена численная процедура построения неустойчивых состояний в системах с рззпредеяешнш параметрами;
- численным моделированием показана возможность стабилизации рав
новесия (течения) жидкости в замкнутых областях механическим я
тепловым воздействиями с использованием обратной связи;
~ изучено влияли? различите типов регуляторов на динамические свойства управляемого термосифона;
- исследована конвекция в ячейке Хеле-Шоу с учетом теплообмена на
вирохих гранях, а также реизяа задача оптимального управления в
этой системе в режиме ползущего течения;
исследовано влияние модуляции поля тяжести на устойчивость плоскопараллельного течения -в вертикальной слое;
изучена возможность минимизации теплопереноса в вертикальных слоях путем задания источников тепла, распределенных на плоскости.
Автором представляются к зашите:
вывод о принципиальной возможности управления конвективными системами в различных ситуациях;
разработанный численній алгоритм построения, неустойчивых решений;
результаты чисяе-яиого моделирования, а также аналитических исследований управления устойчивость» в конвективных системах с пожхоьс обратной связи;
результаты расчетов в задаче о минимизации теплопереноса в вертикальном слое и вывод о возможности управления им;
результаты исследования влияния . модуляции силы тяжести, на устойчивость плоскопараляельного течения;
Практическая ценность работы. Результаты работы и развитые в вей подходы могут быть использованы для оптимизации тепло-массопереноса в стабилизации оптимальных режимов в различных технологических уст-роЗствах в тон числе - теплообменниках энергетических установок, химических реакторах, установках по получению чистых полупроводников и т.д.
Аппробация работы, Материалы, содержащиеся в диссертации, докладывались и обсуждались на IX Зимней школе по механике сплошных еред (Кунгур, 1990 г.), Международном симпозиуме."Гидромеханика и Тбпло-массоперенос в условиях микрогравитации" <Пермь-Москва, 1991 г.), VIII и IX Всесоюзных школах-семинарах "Нелинейные задачи гидродинамической устойчивости" (Москва, 1992, 1993 гг.), на Всероссийском семинаре "Численные методы механики вязкой жидкости" (Новосибирск, 1992 г.),-на региональной школе-семинаре "Математическое моделирование процессов и явлений" (Пермь-Ульяновск, 1993'г.). По результатам работы сделаны сообщения на Пермском гидродинамическом семинаре (руководитель - профессор Г. З.Гершуни) в 1991, 1992, 1S93, 1994 гг. и на семинаре кафедры математического моделирования систем и процессов Пермского политехнического университета в 1993 г.
По теш диссертации опубликовано 4 статьи и 2 тезисов. Две статьи приняты к печати.
Объем и структура работы: диссертация состоит из введения, четырех глав, закхшчения, списка цитированной литературы (113 наименований) и содержит 40 рисунков и 2 таблицы. Общий объем работа 141 страница.