Математическое моделирование процессов переноса в сверхкритических теплообменниках на основе сеточных методов

Цель диссертационного исследования заключается в разработке математических моделей и алгоритмов их численной реализации применительно к условиям процессов тепломассообмена в сверхкритических теплообменных установках, а также создание на их основе алгоритмов расчета выходных и управляющих параметров теплообменных установок закрытого типа. Для достижения данной цели необходимо решение следующих задач: 1. Анализ проблематики математического моделирования процессов тепломассопереноса с теплообменом в условиях неоднородности распределения свойств носителей и обледенения обменной поверхности. 2. Разработка средств формального описания комплекса задач переноса с обменом в условиях неоднородности распределения свойств носителей и обледенения обменной поверхности. 3. Разработка алгоритмов конечно-разностного решения комплекса задач переноса и задачи Стефана, а также конечно-элементного моделирования кинетических коэффициентов обмена. 4. Разработка и экспериментальная апробация алгоритмов параметрической идентификации на основе данных наблюдений контролируемых параметрам работы установки в штатном исполнении и расчета теплообменных сверхкритических установок закрытого типа в различных режимах работы. 5. Создание программного комплекса, реализующего разработанные вычислительные алгоритмы моделирования и расчета сверхкритических теплообменных установок закрытого типа. В работе получены следующие результаты: - формальные средства математического моделирования процесса переноса в двух потоках, обменивающихся через свободную границу, отличающиеся использованием комбинации конечно-элементного моделирования, бигиперболической аппроксимации табличных данных и задачи тепломассопереноса в сверхкритическом потоке и позволяющие описывать процесс в различных схемах потоков и режимах переноса. - алгоритмы численного решения комплекса задач тепломассопереноса с обменом на свободной границе, отличающиеся реализацией методов сквозного счета повышенной точности и метода сглаживания особенности для свободной границы. - алгоритм параметрической идентификации модели сверхкритического теплообменника, отличающийся использованием модифицированного метода стрельбы по экспериментам с предельными значениями управляющих параметров с последующей верификацией по промежуточным экспериментам на основе данных опорных экспериментов на штатном оборудовании установки. - алгоритмы определения рабочей области управляющих параметров для заданного диапазона выходных характеристик, отличающиеся использованием многомерной параболической аппроксимации функции отклика дифференциальной системы и позволяющие осуществлять расчет рабочей области для стационарного и нестационарного режима функционирования. - структура программного комплекса моделирования процессов тепломассопереноса в сверхкритическом теплообменнике, отличающаяся реализацией механизмов организации полного цикла расчетов, включающего моделирование процесса тепломассопереноса в различных режимах и схемах переноса, параметрическую идентификацию модели, расчет входных и управляющих параметров установки.