Розробка цифрового близнюка наповнення резервуару газовою сумішшю

Резюме

Предметом дослідження є цифровий близнюк процесу наповнення резервуару компонентами газової суміші. Метою роботи є обґрунтований вибір моделі цифрового близнюка процесу наповнення резервуару газовою сумішшю. Завдання дослідження полягає в аналізі методів побудови й режимів роботи цифрового близнюка, а також в підборі налаштувань моделі роботи цифрового близнюка, які забезпечують раціональне відтворення газодинамічного нестаціонарного процесу наповнення резервуару компонентом газової суміші. Отримано наступні результати. Відповідно до концепції цифровізації сучасного виробництва стосовно досліджуваної технології термоімпульсної обробки обґрунтовано необхідність побудови цифрових близнюків для притаманних окремих фізико-хімічних процесів. Визначені особливості роботи генератора паливної суміші за методом критичних отворів й наведені відповідні визначальні рівняння дозування компонент газової суміші й часу наповнення резервуару для побудови системи керування з використанням цифрового близнюка процесу. Проаналізовано існуючи методи й засоби побудови цифрових близнюків аналогічних досліджуваній системі. Для подальшого використання в структурі цифрового близнюка відокремленої підсистеми наповнення резервуару одним з компонентів газової суміші побудовано скінчено-елементну модель газодинамічної нестаціонарної течії й проведено числове дослідження з використанням програмного забезпечення ANSYS Fluent. Визначені залежності від часу наповнення резервуару таких основних параметрів досліджуваного процесу як тиск, температура й заповнена маса газової суміші. Обґрунтовано доцільність й розроблена модель зниженого порядку (ROM модель ANSYS Fluent) та використана в ANSYS Twin Builder для побудови цифрового близнюка. Розроблені та проаналізовані приклади цифрових близнюків системи наповнення резервуару газовою сумішшю за допомогою стандартних елементів бібліотек Twin Builder та Modelica.