Аэродинамика, динамика, баллистика и управление полётом летательных аппаратов 15 УДК 533.697.3 Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского «ХАИ», Украина ПРИМЕНЕНИЕ ЭФФЕКТА РАНКА-ХИЛША ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ВИХРЕВЫМИ ЭНЕРГОРАЗДЕЛИТЕЛЯМИ Предметом изучения в статье являются процессы в системах управления с использованием вихревых энергоразделителей. Целью является анализ вихревых энергоразделителей, в которых наблюдается эффект Ранка-Хилша. Задачи: рассмотрение истории открытия, сущность и применение эффекта Ранка-Хилша; обзор основных конструкций вихревых энергоразделителей; рассмотрение возможностей вихревых энергоразделителей и особенностей управления ими; выделение актуальных направлений исследований. Получены следующие результаты. В работе рассмотрено устройство вихревого энергоразделителя, в котором проявляется эффект Ранка-Хилша. Описан ряд основных параметров, по которым определяют эффективность работы вихревого энергоразделителя и производятся расчеты для повышения его КПД. Представлены результаты исследования, связанные с влиянием габаритных размеров вихревого энергоразделителя, формой, размерами и количеством входных сопел на его эффективность. Описаны основные виды конструкций вихревых энергоразделителей: противоточный и прямоточный. Наиболее популярным вариантом получения описательной модели вихревого энергоразделителя является использование уравнений термо-и гидродинамики. Однако для дальнейшего управления системами, базирующимися на использовании эффекта Ранка-Хилша, такой подход не является практичным. Для этого применяются иные способы определения математического модели вихревого энергоразделителя, связанные обработкой его экспериментальных частотных характеристик. С целью получения точных и адекватных результатов коррекции системы с вихревым энергоразделителем применяется метод интервальных логарифмических амплитудно-частотных характеристик, причем структура его математической модели имеет дробные показатели степени. Представлены актуальные направления исследований вихревых энергоразделителей и варианты их практического использования в двигателестроении, медицине, акустических системах, промышленности, системах терморегуляции, авиации. Выводы. Научная значимость приведенного обзора состоит в следующем: определение актуальных направлений различного рода научных исследований. Ключевые слова: эффект Ранка-Хилша; вихревой энергоразделитель; система управления; математическая модель.
The subject matter of the article is the processes of synthesis of the automatic stabilization system (ASS) of the temperature in the vehicle cabin simulator using the vortex energy separator (VES) as the executive element of the system. The goal is to correct element synthesis of the ASS (CEs), which provides stability and quality of stabilization with the intensive change in the thermal load. The tasks to be solved are: to construct the functional scheme of the ASS which consist of the positioning circuit of the modes of the VES and the air temperature stabilization circuit in the cabin simulator; applying the results of solving the problem of synthesis of the automatic positioning system (APS) of modes of the VES, construct the structural diagram and mathematical model of the ASS of the temperature in the form of interval transfer functions (TF); perform the static calculation of the system to ensure the accuracy in steady-state and transient modes with linearly varying input influences; solve the problem of ensuring stability and dynamic levels of quality of the temperature stabilization using interval logarithmic amplitude-frequency characteristics (LAFC) and indirect levels of quality of the system's functioning in the frequency domain. The applied methods are: LAFC, real frequency characteristics. The following results were obtained: the functional and structural schemes of the ASS of the temperature in the vehicle cabin simulator are constructed, the interval transfer functions of the open-loop and closed-loop system are determined according to the referencing and disturbing influences. The static calculation of the system is performed to determine the required value of the transfer coefficient of the open-loop ASS based on the condition of ensuring the accuracy of the system in the steady-state mode of operation and with the intensive change in the thermal load. The dynamic calculation of the system was performed, as a result of which the structure and parameters of the CEs were determined based on the analysis of the dependence of the phase stability margin and the cut-off frequency on the values of the parameters of the CEs in accordance with the requirements for dynamic levels of quality. Conclusions. The scientific novelty of the results obtained is following: the frequency method of synthesis of the ASS using interval LAFC has been further developed by investigating the behavior of the logarithmic characteristics on the boundaries of the intervals of parameters of the transfer function of close-loop APS of the of the VES
scite is a Brooklyn-based organization that helps researchers better discover and understand research articles through Smart Citations–citations that display the context of the citation and describe whether the article provides supporting or contrasting evidence. scite is used by students and researchers from around the world and is funded in part by the National Science Foundation and the National Institute on Drug Abuse of the National Institutes of Health.
hi@scite.ai
10624 S. Eastern Ave., Ste. A-614
Henderson, NV 89052, USA
Copyright © 2024 scite LLC. All rights reserved.
Made with 💙 for researchers
Part of the Research Solutions Family.