книги из ГПНТБ / Алексеева, Л. Г. Программа расчета температурного режима массивных бетонных гидротехнических сооружений в период строительства и эксплуатации для ЭВМ типа М-220 (шифр БКТ-М-2)
.pdfУсловия применимости формулы (I): ■s’/n % >2,8.
Для д ^'п Уо ^ 2,3 имеем
Стандартная программа Т-3-17.
Программа Т-3-17 составлена дая расчета функции остывания бесконечного клина при несимметричном охлаждении (рис.13 с граничными условиями I рода (приближенное решение).
о
ТМ
|
|
|
|
|
Рис. 13. |
|
|
|
Рассматривается бесконечный клин с начальной температу |
||||||
рой |
|
U = I |
в начальный момент времени |
t = 0, |
остывающий |
||
на |
одной поверхности при |
У = 0 до температуры |
и = 0, на |
||||
другой границе |
при |
У = |
% поддерживается постоянное зна |
||||
чение |
U = I . |
|
|
|
|
||
|
Алгоритм, |
реализованный в данной программе записывается |
|||||
в следующем виде / 5 / |
|
|
|
||||
|
|
U ^ Q C qS'in Y ) |
|
(I) |
|||
|
Формула (I) применима при условии |
S/>r%i>2,8. |
|
||||
|
Для |
|
|
имеем: |
|
|
|
20.
Алгоритм расчета трубного охлаждения.
Программа Т-3-15. •
Ддя учета трубного охлаждения бетонной кладки рассматри- ' вается следунцая расчетная схема:
а) бетонный массив разделяется на полые цилиндры наружно радиуса Ra , на внешней границе которых выполняются граничные условия 2-го рода (рис.14);
Рис. 14.
б) решение представляется в виде двух решений:
первого - учитывающего разницу между адиабатической температурой разогрева бетона Та и температурой воды в трубах системы охлаждения Тд; второго - учитывающего разницу между температурой во
ды в трубах Тд и начальной температурой укладки бетона
Т •
1о'
в) влияние трубного охлаждения представляется стоками тепла равномерно распределенными по объему цилиндра;
г) неравномерность распределения температуры в расчетном цилиндре учитывается с помощью функции остывания ( ит/) вычисляемой СП-3-13;
д) рассматривается плоское сечение, в котором Тд считает ся заданной величиной.
Общая расчетная формула применительно к алгоритму основ ной программы Т-3-2(2) имеет вид
UL-U |
+иг и |
т р |
=и |
( и |
/ +иг ) ^ |
1 т р |
fYtp |
т р |
1 |
тр |
-как обычно вычисляется по таблице адиабатического ра зогрева, поэтому ниже приводится расчетная зависимость только для иГтр
УГ |
= Та - Т о |
Л |
exp[-(*c„sfFol S j 2)aU„i)zWz-c/6> |
-) |
|||
тр |
|
|
ЪЧ) |
|
|
э г (к £ -г 5 ) |
|
|
|
|
|
|
|||
_ Та -To+7t |
|
|
|
An eocp \_-(<?Ca Rg)^Fg~] |
|
||
|
TC<) |
|
9Г(*£-Ъ%) * |
|
|
||
где |
f. — тангенс |
угла наклона |
осредненной линии изменения |
|
|||
|
|
величины ТА вычисляемый в град/час. |
|
||||
Выражения для |
Ап , <^п , F0 |
приведены в СП Т-3-13. |
|
||||
Используя |
W mp |
(СП Т-3-15) |
и М/з (Сп Т-3-13) могут |
|
|||
быть вычислены две |
вспомогательные функции остывания: |
|
|||||
|
) |
|
|
МГтр |
|
|
|
|
U - •/--да— |
б). ц * * |
|
||||
|
/ • |
тр |
/ |
а |
T ± 1 L ’ |
|
|
|
|
|
|
|
т, |
UmP |
|
|
|
|
|
|
а) |
|
|
Эти функции остывания применяются в расчетах с трубным охлаждением.
22.
Сводная таблица СП для вычисления функций
|
" и " и " (JL". |
|
|
Наименование СП |
лдГя выстав- |
п/п Индекс |
ляемые при |
|
Назначение СП. |
заполнешш |
|
|
исходных дан |
|
|
|
ных на бланках |
I 2
I Т-3-5
2Т-3-6
3Т-3-8
4Т-3-9
5 Т-3-7 G Т-3-12
7Т-3-10
8T -3-II
9Т-3-13
10Т-3-14
11Т-3-16
12Т-3-17
13Т-3-15
4
а).Плоская стена. |
|
||
Симметричное охлаждение стены (гра |
5 |
||
ничные условия I рода) |
|
||
Несимметричное охлаждение стены |
6 |
||
(граничные условия I рода) |
|||
Несимметричное охлаждение стены |
8 |
||
(граничные условия Шрода) |
9 |
||
Симметричное охлаждение стены (гра |
|||
ничные условия Шрода) |
|
||
б). Полуплоскость. |
|
||
Остывание |
однородной полуплоскости |
7 |
|
Остывание двухслойной полуплоскос |
12 |
||
ти |
|
|
10 |
Остывание полосы на полубесконечном |
|||
основании (бетонная плита на скале |
|
||
или старом бетоне), температура воз |
|
||
духа и основания одинаковая. |
|
||
Остывание полосы на полубесконечном |
I I |
||
основании (бетонная плита на. скале |
|
||
или старом бетоне) с теплоизоляцией |
|
||
на верхней границе. |
|
||
в ). |
Полый цилиндр. |
|
|
Несимметричное остывание полого ци |
13 |
||
линдра г |
= х 0 - гр.условия I рода |
|
|
X =. r0 - |
гр. условия П рода. |
|
|
Симметричное остывание полого цилинд |
14 |
||
ра граничные условия I рода. |
|
||
г ) . |
Бесконечный клин. |
|
|
Симметричное |
остывание клина |
16 |
|
Несимметричное остывание клина |
17 |
||
д ). Функция трубного охлаждения. |
|
||
Равномерное |
трубное охлаждение |
15 |
|
23.
4. Характеристика программы.
БКТ-М-2 позволяет выполнять расчет температурного режима
в отдельных точках рассматриваемой области в течение 1022 |
|
|
интервалов времени. |
|
|
При интервале в одни сутки |
полный период расчета |
сос |
тавляет более 34 месяцев, т .е . |
почти три года. При интервале |
|
в 30 часов, который предусмотрен программой как максимальный, |
||
общий период расчета уже составит 3,5 лет. |
|
|
При длительности расчетного периода более одного месяца |
||
расчетный интервал времени может приниматься равным 24 или |
||
30 часам. При меньшем расчетном периоде рекомендуется прини |
||
мать интервал времени равным 20 или 15 часам. |
|
|
Таким образом, полный расчетный период, предусмотренный |
||
логической шкалой программы составляет от 15345 до 30690 ча сов. При других расчетных интервалах времени, не предусмотрен ных настоящей Инструкцией логическую шкалу необходимо состав лять самим.
При работе с программой Т-3-3(1) могут решаться одно, двух и трехмерные задачи. При работе с программой Т-3-3(2) решаются одно и двухмерные задачи.
Максимальное число расчетных точек составляет: при работе с программой Т—3—2(I ):
а) для одномерной задачи - ПО,
б) |
для |
двухмерной |
задачи - |
100, |
в) |
для |
трехмерной |
задачи - |
66. |
При работе с программой Т-3-2(2) оно составляет ЗОООЛга. |
||||
где т = ——
& £
Для выполнения одного варианта расчета , необходимой ма шинное время зависит от того, какая используется СП для вычис ления функции остывания " V ".
Для большинства СП это время составляет от I -ой до 3-х минут. Для наиболее машиноемких задач с использованием СП Т-3-13 время расчета одного варианта может составлять несколько более 30 минут. Точность .счета на малине принята 4 знака после запятой. Достаточная для практических расчетов точность вычисления температур 0 ,1 °.
24
5.Подготовка исходных данных,
а). Общие положения.
Для выполнения расчетов температурного режима с помощью gKT-M-2 прежде всего, составляется расчетная схема, состоящая из схематического' чертежа области (с геометрическими размера ми а , € , с , г0 , , £ ) подлежащей расчету, на которой располагаются расчетные точки.
В зависимости от характера задачи, подлежащей расчету вы бирается соответствующая СП (см.3). Оси координат строятся в соответствии с указаниями, приведенными в описании СП.
Количество расчетных точек должно строго соответствовать указаниям, приведенным в 4 ..
После составления расчетной схемы на основании специальных исследований данного бетона или литературных данных подбирают ся теплофизические характеристики бетона.и основания ( к , а ,
С, CM.I).
Затем по материалам гидрометеорологических наблюдений под бираются данные о температуре воздуха, воды в реке, а на осно вании специального прогноза о температуре воды в водохранили ще. Характеристики внутренних источников тепла (Та) принимают ся по материалам лабораторных исследований бетона в адиабати ческом калориметре.
Такие элементы расчета как начальная температура (TQ), температура воды в трубах системы охлаждения (Тд), длитель ность полного периода расчета ( £к ), данные для заполнения логической шкалы определяются условиями задачи.
Все исходные данные подготавливаются в соответствии с ука заниями, приведенными в следующем параграфе.
При формулировании задачи должны быть четко определены нужные результаты, т .е . необходимость определения средней температуры ТСр и среднего перепада л ТСр, необходимость вы дачи на печать фунйции остывания, учет трубного охлаждения, использование первого или второго варианта основной программы и пр.
25. .
б). Состав исходных данных (вариант программы
Т-3 -3(I).
|
а ). |
Массив для вычисления функций остывания ( |
U ). |
||
|
В этот массив в строго определенной последовательности за |
||||
писывается перечисленная ниже исходная информация |
|
||||
tje, |
Р , |
v , , |
F ' , и 0 , .% /}, к , , к& , ё, |
* |
, <=Д, в,-о |
4 » |
** i |
^V i |
»• • • |
|
|
здесь й - порядковый номер решаемой задачи;
Р - ячейка признаков, где необходимо проставить:
S i S i S '* |
(э с ) |
С у) |
|
+ •f -+ 0 0 |
Л/, |
* 4 |
л/з |
f |
К , л 4 н о м е р а стандартных программ, по которым считаются функции остывания. В случае одномерной задачи на месте -л4 ставятся нули, в случае двухмерной задачи ставится "О" на месте Ы3 ;
|
|
разряды признаков, в которых проставляется "минус" |
|
|
|
в случаях: |
|
ST* |
- |
ставится минус, когда вместо координат задаются для |
|
|
|
прямоугольной площади д х , |
|
5Г - |
ставится минус, если отсутствует массив Та; |
|
|
|
- |
ставится минус, если не нужно считать средние |
т-ры |
|
|
и средние перепады по программе Т-3-3; |
|
5^, |
- |
ставится (I), когда вычисляется ТСр по Т-3-3 |
для |
|
|
двухмерной области; |
|
Й\ - ставится (0), когда вычисляется по Т-3-3; Т„„и л Тпт, для одномерной области.
Ху, £t ? f - |
координаты расчетных точек, |
соответствующие коорди |
|
|
натным осям, используемых СП (см.З). |
• |
|
Координаты расчетных точек задаются последовательно в вы |
|||
бранном порядке, так: х , у 1 |
или x t y i -xe i ^A;x 3lcy3 |
||
или |
ccz jc.j |
|
|
В случае задания прямоугольной области возможно вместо |
|||
координат каждой точки задать ^ х f |
сг конечное |
У ко |
|
нечное, |
по этим значениям программа вычисляет координаты в |
||
точках и расставляет их в соответствущем порядке.
26.
|
В случаях, |
когда |
одна координата |
Ъ |
другая -2т (или у |
), |
||
то |
аналогично |
|
у , ) |
|
|
|
|
|
|
|
|
^г. ^ |
( %г) |
t |
, *f |
* |
* |
|
В случае использования координат |
по аналогии |
|
|||||
£ |
х |
; ^ ^ |
••• |
|
|
|
|
|
|
б). |
Массив |
"Логическая шкала", занимающая 24 |
ячейки по |
|
|||
45разрядов, рассчитана на 1022 момента времени. Записывается логическая шкала в с/с следующим образом:
по форматкам 1 - 4 устанавливается заданный момент времени, в который необходимо провести расчет, в этих разрядах ставится
единица, в остальных разрядах ставятся нули. Числа для |
записи |
||
на бланк составляются по |
триадам, в каждую ячейку |
записывает |
|
ся 15 восьмеричных цифр |
(т.е'.15 триад). |
|
|
в ). Массив внешних температурных воздействий |
(Tfi) |
содер |
|
жит следующую информацию:- |
|
|
|
га тб т ( 1 ) о т о о т й т^ тг. -
здесь
Тд, Tg - значения установившейся температуры на гран тах
•рассчитываемого сечения;
T(j) - единичный перепад температуры.
При определении T(j) возможны следующие случаи:
1 ) |
. Температурный режим определяется только тепловыделе |
||
нием, |
тогда T(j) вычисляется по кривой температур! |
бетона, |
|
полученной при адиабатическом разогреве |
(см "г", рис.15) - |
||
разность между максимальной температурой разогрева за расчет |
|||
ный период и начальной температурой укладки бетона, |
т. е. |
||
■^(1 ) = •'аТ'7ах. |
|
|
|
2 ) |
. Температурный режим определяется только |
изменением |
|
температур! окружающей среды, тогда Т ^ |
вычисляется по графику |
||
изменения температуры окружающей среды - |
наибольшая разность |
||
между максимальной или минимальной температурой и среднегодо вой температурой среды, которую обычно принимаем за начальную
температуру |
(TQ). |
3 ) |
. Температурный режим определяется как изменением тем |
пературы окружающей среды,г так и тепловыделением, в этомЗслучае в'расчет принимается Т ^^ наибольший из величин вычисляемых
по I) и 2). TQ - начальная температура.
27..
Под TQ следует понимать температуру бетона в момент на
чала расчета, |
т. е. |
при ~t = 0. |
|
При Назначении TQ могут встретиться следующие случаи: |
|||
а ) |
. Расчет температурного режима производится с момент |
||
укладки |
бетона. За |
TQ принимается температура бетонной смеси |
|
в блоке после укладки. |
|||
б ) |
. |
Расчет температурного режима производится начиная |
|
конкретного момента времени, для которого температура бетона считается известной, например, на основании других расчетов
или заданной условиями производства работ. |
|
||||
в ) |
. Расчет температурного режима производится для эксп |
||||
тационного |
периода длительностью более |
года, в этом случае TQ |
|||
рекомендуется принимать равной средней многолетней темпера |
|||||
туре окружающей среды (воздух, вода). |
|
|
|||
ТЛ |
Т^3 - |
текущая температура окружающей среды (воз |
|||
|
|
дух, вода), которая задается таблицей |
|||
|
|
среднесуточных температур или снимается с |
|||
|
|
графика, построенного по среднемесячным- |
|||
|
|
температурам через |
равные промежутки |
||
|
|
времени |
A t назначать в |
соответствии с |
|
|
|
форматками 1 - 4 . |
|
|
|
г ) . Массив внутренних источников |
тепла |
(Та): |
|||
|
о |
^сц ^агг |
^аз ' * ' |
^оп. |
|
Т, Тог - текущая температура разогрева бетона. Определяет
ся как повышение температуры бетона при тверде нии (экзотермия) в адиабатических условиях над температурой укладки бетона в блок (TQ). Реко мендуется Та сништь с графика адиабатического разогрева через равные промежутки времени
(рис.15).
В случае постоянной температуры Тв или Та достаточно про ставить её значение один раз.
д ) . Массив, содержащий выборку из массива ( £ ) текуще температуры окружающей среды (Тв ) для моментов времени задан ных логической шкалой. Массив содержит не более 48 значений; выдается на печать для удобства чтения результатов счета.
. При расчете по программе Т-3-3(2) в порядок заполнения
28.
исходных данных вносятся следующие изменения: |
|
|
|
|
|
|||||||
1. |
В массиве а) |
в строке |
Р вместо л^ |
л/л лб |
обязательно |
|||||||
проставляется 0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2. |
Мезду массивами а) и |
б) заполняется отдельная дополни |
||||||||||
тельная перфокарта со следующими данными |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
^1 |
^2 |
Рз |
*4 ?Л |
ТБ |
^(1) |
^о(2) |
То ^о(з) |
к 21 |
|
||
здесь |
Pj - ячейка признаков стандартных программ, по которым |
|||||||||||
|
||||||||||||
|
|
вычисляются функции остывания |
, |
т .е . |
л// |
л/£. |
|
|||||
|
|
то |
se, что и в массиве а ); |
|
|
|
|
|
|
|||
Pg и Р3 - |
ячейки признаков |
соответственно дая |
^ |
в |
^ |
; |
|
|||||
|
Р^ - |
здесь в первом адресе |
проставляется |
tJmp |
, |
где |
||||||
|
|
Ытр - номер стандартной программы, |
по которой |
|
||||||||
|
|
|
|
высисляются иХт р(Т-3-15). Кроме |
этого, |
в |
||||||
|
|
|
|
этой ячейке проставляются: признак числа |
|
|||||||
|
|
|
|
при использовании СП итР (—н- 00 015 000 |
000) |
|||||||
|
В случае отсутствия необходимости вычисления |
^ |
или |
, |
|||
или |
Чз или 6 ^ , в соответствующую строку |
Р ставится 0. |
|
||||
Необходимо помнить, что в строке Р номер СП |
(Ггэ |
ставится на |
|||||
место, соответствующее координатным осям л : , у |
, |
Z |
, •'£ , |
в |
|||
направлении которых производится расчет, |
например, |
Р = 00 |
О |
||||
К 0 |
соответствует тому, что значения " и |
" |
будут вычисляться |
||||
29.