Отзыв_оппонента_Прилуцкого (Разработка метода расчета сложных разветвленных пневматических систем)

ОТЗЫВ официального оппонента на диссертацию Волкова Василия Юрьевича на тему: «РАЗРАБОТКА МЕТОДА РАСЧЕТА СЛОЖНЫХ РАЗВЕТВЛЕННЫХ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ», представленную на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.04.06 — Вакуумная, компрессорная техника и пневмосистемы. Представленная на рассмотрение диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав и заключительного раздела, содержащего основные результаты и выводы. Работа изложена на 86 страницах машинописного текста, дополнена 48 рисунками, 20 таблицами, включает два приложения (акты внедрения результатов работы) и список литературы из 139 наименования, из которых 70 — иностранная литература. По теме диссертации опубликовано 8 статей в журналах, рекомендованных ВАК.

Аюиуальносиюь темы диссертационной работы вытекает из потребности поиска и обоснования на стадии разработки оптимального варианта разветвленных пневматических систем предприятий различного профиля, отличающихся объемом, свойствами и параметрами перерабатываемого газа, а также прогнозирования интегральных и текущих параметров рабочей среды на любом из участков проектируемых пневмосистем (ПС). Выполненный литературный обзор существующих методов и алгоритмов расчета пневмосистем различного назначения и исполнения, позволил автору выбрать в качестве перспективного конечно-разностный метод контрольных объемов и наметить пути его совершенствования, исходя из наличия в составе разветвленных пневмосистем произвольного числа вложенных контуров, «источникп» рабочей среды на входе и «притоков-стоков» на отдельных участках пневмосистемы при учете теплообмена рабочего вещества с внешней средой по длине каналов переменного сечения.

Базируясь на результатах анализа литературных источников, автор формулирует основные попятил, цель и задачи диссертационной работы. Объекигом исследования являются разветвленные ПС, представляющие собой параллельно и последовательно расположенные и соединенные трубопроводами объекты конечного объема, имеющие комплекс местных и распределенных гидравлических сопротивлений. ХХредмеию ис~ледоааиия - рабочие процессы, протекающие в разветвленных пневматических системах, с учетом сосредоточенных и распределенных газодинамических сопротивлений, тепло- и массопритоков, зависящих от числа контуров и геометрических размеров элементов ПС при заданных режимных параметрах объектов, подключенных к пневмосистеме.

1 Цель работы — «создание метода расчета и анализа разветвленных пневматических систем с учетом теплообмена с внешней средой» (реф., с. 1). Задачи исследования - совершенствование и апробация метода расчета и анализа технического уровня сложных разветвленных пневматических систем, позволяющего проводить поиск и научное обоснование оптимальных технических решений на стадии проектирования (модернизации) для широкого спектра пневматических систем. ХХодход автора при решении поставленных задач — ориентация на математическое моделирование рабочих процессов в элементах ПС представляется правомерным и достаточно обоснованным.

8 основе метода - математическая модель рабочих процессов объекта исследования, воспроизводящая его схемное решение, геометрические и режимные параметры, свойства рабочего вещества и взаимосвязь комплекса протекающих процессов с сохранением их логической структуры и последовательности во времени. ХХоложения, выносимые на защитг: - Усовершенствованный метод расчета рабочих процессов в пневматических системах сложной разветвленной конфигурации. - Результаты теоретических, расчетных и экспериментальных исследований рабочих процессов, протекающих в пневматических системах. Кратко остановлюсь на содержании отдельных глав диссертации. Глава 1 посвящена классификации сложных разветвленных ПС, анализу методов и алгоритмов расчета и существующих программных комплексов.

Автор установил, что при наличии в пневмосистеме более 3-х вложенных контуров, «источников» и 1или) «стоков» рабочей среды, каналов с переменным сечением по длине и учете теплообмена с окружающей средой существующие методы расчета требуют усовершенствования разной степени вплоть до создания практически нового метода расчета. Глава 2 посвящена разработке метода расчета рабочих процессов в разветвленных пневмосистемах, основой которого является математическая модель дозвукового стационарного течения газа в элементах ПС с каналами переменного сечения, учитывающая силы вязкого трения, массо- и теплообмен с внешней средой. В модели использованы фундаментальные уравнения Навье-Стокса для ламинарного режима и уравнения Рейнольдса для турбулентного режима течения, а также уравнения сохранения энергии для тела переменной массы, уравнения состояния и связей между зависимыми переменными.

Автором разработан алгоритм численного решения замкнутой системы уравнений и создан программный комплекс «СЪ'М-1Р» с расширенным объема итоговой информации. Представленная в общем виде модель отвечает современному уровню и позволяет решать не только спланированные автором задачи, но и может быть использована при дальнейшем развитии предложенного метода расчета.

1"лава 3. Существенным вкладом автора является предложенный в работе способ тестирования метода расчета при решении задач большой размерности. Результаты проведенного тестирования отличаются новизной и показывают, что для метода расчета и созданного программного комплекса «СЪ"М-1Р» характерны повышенная устойчивость и скорость сходимости в сравнении с аналогичными методами и открытыми сертифицированными программными комплексами. Материалы данной главы говорят о высокой квалификации автора в области механики жидкостей и газов. В главе 4 представлены материалы экспериментального исследования, целью которых являлась «проверка адекватности созданной методики и алгоритма расчета рабочим процессам, протекающим в многоконтурной пневматической системе».

С этой целью был создан экспериментальный стенд - лабораторный аналог системы промышленных установок для выравнивания расхода газа на выходе нефтегазодобывающих скважин. Измерительный комплекс стенда включает в себя специализированную программу, предназначенную для регистрации, визуализации и обработки аналоговых сигналов, записанных с помощью измерительных модулей аналогово-цифрового преобразователя ~АЦП). Анализ материалов 4-й главы позволяет утверждать следующее: к заслугам автора следует отнести разработку и апробирование методики измерений текущих и интегральных параметров ПС с выводом на персональный компьютер и подробную оценку погрешностей натурного эксперимента: - абсолютная погрешность результатов, полученных экспериментальным и расчетным путем лежит в диапазоне от 2 до 7 ',4; - предложенный метод расчета ПС обеспечивает адекватность итоговых результатов на стадии проектирования разрабатываемых ПС.

Оценивая работу в целом, следует отметить обстоятельный обзор литературных источников по теме диссертации, высокий теоретический уровень выполненного численного анализа исследуемых процессов и современный подход при выполнении натурного эксперимента. что характеризует автора как сложившегося научного работника. Отмечая высокий теоретический и методический уровень рассматриваемой диссертационной работы, хотелось бы высказать следующие замечания: 1, Автор вводит понятия: «надежность» и эффективность работы ннеемосистем» (ПС) (см. автореф., стр. 1). При этом неясно, что следует понимать под данными терминами, поскольку в дальнейшем речь идет только об «эффективности проектированшо> (см.

выводы, пп. 2 и 3), а термин «надежность» вообще не фигурирует в выводах по работе. 2. В разветвленных трубопроводах пневмосистем общего назначения экономически обоснованнан скорость газа лежит в диапазоне (5 —: 12) мlс, снижаясь по мере роста давления рабочей среды. Поэтому непонятно, из каких соображений автор при выполнении численного анализа (см. рис. 3.16, стр. 95) задает чрезмерно высокую скорость газа на входе рассматриваемых элементов ПС равную 30 м/с '?'?, что в итоге приводит к росту скоростей в сужающихся каналах ПС до неприемлемых величин, достигающих в выполненном численном эксперименте 240 м/с 1"? 3.

Автор непонятно зачем усложняет свою основную задачу, стремясь довести разрабатываемый метод до уровня «униеерсального инс>трумента» для расчета широкого круга сложных пневмосистем (см. стр. 37 и 44). По мнению оппонента, говорить об «'," "',"""'"", "" ' ' "'» предложенного в работе метода не приходится, учитывая приведенные ниже факторы: принятое допущение об «идеальности рабочей среды» (коэффициент сжимаемости Х = 1, стр.

64) резко ограничивает возможности метода, в частности, для криогенных разветвленных трубопроводов; предложенная математическая модель учитывает вязкостное трение в каналах, в то время как реальный алгоритм расчета пневматических систем построен на допущении о течении гази без тренин, что ускоряет процесс численного анализа, но приводит к искажению протекающих процессов; предложенный метод, в силу допущения о стаиионарности газоеих потокое (стр. 44), не может быть использован при решении ~~~~~~'= ", на сегодняшний день ~~у)~~~~ в компрессорных установках, например, газо перерабатывающих предприятий - снижение амплитуды акустических и сопутствук>ших им механических колебаний элементов входных, межступен изых и концевых разветвленных трубопроводов установок, укомплектованных компрессорами объемного действия.

Представляется, что решение указанных задач «по плечу» диссертанту в случае продолжения работ по данной тематике в перспективе. Высказанные замечания не снижают общую положительную оценку диссертации. Оппоненту представляется, что они могут быть полезны в работе автора и его коллег в направлении дальнейшего развития методов расчета ПС и комплектующих узлов, учитывакнцих реальные свойства рабочей среды (чистых газов, газовых и паро-жидкостных смесей). наличие колебаний давления на входе в пневмосистему и их влияние на уровень вибраций элементов ПС.

4 Достоверность результатов, полученных автором диссертации с учетом принятых допущений, в целом не вызывает сомнения и подтверждается использованием в математической модели многократно апробированных фундаментальных уравнений термодинамики тела переменной массы, подробным анализом адекватности модели на основе собственных и заимствованных из литературы расчетных и экспериментальных данных и всесторонним тестированием разработанного метода. На1 чная ценность диссертации состоит в разработке, апробировании и внедрении в практику ряда отечественных фирм и учебных заведений усовершенствованного метода расчета ПС, позволяющего получать устойчивое решение задач потокораспределения в пневмосистемах с любым числом контуров в широком диапазоне значений перепадов давлений и расходов в сочетании с существенно расширенным объемом выходной информации по текущим и интегральным параметрам пневмосистем. ХХракн~ическан значи.иость работы подтверждается тем, что созданный алгоритм расчета и программное обеспечение «СУМ» обеспечивают в режиме ЭКСПРЕСС-АНАЛИЗА расширенный объем информации, позволяющий на стадии проектирования судить о степени совершенства рассмотренных вариантов пневмосистем и рекомендовать наилучший из них.