Глава 2
раЗРАБОТКА УСОВЕРШЕНСТВОВАНного МЕТОДа ОПРЕДЕЛЕНИЯ огнезащитной способности
ПОКРЫТИй МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ ПО ДАННЫМ
ОГНЕВЫХ ИСПЫТАНИЙ
Как было показано в первой главе, основной целью работы является
усовершенствование метода определения огнезащитной способности покрытий
металлических конструкций по данным огневых испытаний, основанного на
уточненной дифференциальной модели и общем подходе к решению обратных задач
теплопроводности. Метод необходимо также представить в виде, удобном для
включения в соответствующий стандарт Украины.
В данной главе представлены методические основы и детальное описание всех
составляющих расчетно-экспериментального подхода, который является основой
разрабатываемого метода, и в дальнейшем используется для решения поставленной в
диссертации задачи.
Выбран и детально описан метод решения обратных задач теплопроводности для
определения теплофизических характеристик огнезащитных материалов по данным
огневых испытаний, а также алгоритм усовершенствованного метода определения
огнезащитной способности покрытий металлических конструкций и ее адаптация для
формата стандарта Украины
2.1. Расчетно-экспериментальный подход, как основа определения характеристики
огнезащитной способности покрытий металлических конструкций
В соответствии с [37] расчетно-экспериментальный подход является способом
анализа, оптимизации и прогнозирования исследуемых процессов тепломассообмена
на основе компьютерной (расчетной) модели, адекватность которой обеспечивается
путем параметрической или структурной идентификации с помощью экспериментальной
информации об исследуемом процессе и решении обратных задач.
Расчетно-экспериментальный подход занимает свое определенное место среди
подходов (основных методов) исследования (анализа) физических процессов (см.
рис. 2.1). Основой подхода является математическая (расчетная, компьютерная)
модель исследуемого физического процесса, а эксперимент (экспериментальные
данные) является вспомогательной составляющей, необходимой для обеспечения
адекватности выбранной модели процесса.
Рис. 2.1. Подходы (основные методы), используемые для анализа физических
процессов.
Таким образом, в соответствии с данным выше определением, основными
составляющими расчетно-экспериментального подхода (рис 2.2, 2.3) являются:
Расчетная модель физического процесса.
Экспериментальные данные, необходимые для обеспечения адекватности модели
процесса.
Методы идентификации параметров выбранной модели процесса с целью обеспечения
ее адекватности.
Полученная адекватная модель далее используемая для решения поставленных задач
анализа, оптимизации или прогнозирования исследуемого физического процесса
Рис. 2.2. Общая схема расчетно-экспериментального подхода
Наряду с чисто экспериментальным и расчетным подходами (рис.2.1), суть которых
понятна, следует для методического сопоставления дать определение
экспериментально - расчетному подходу.
Экспериментально - расчетный подход это способ исследования процессов
тепломассообмена на основе экспериментальной информации об исследуемом
процессе, а также моделей и расчетных методик, описывающих этот процесс, для
упрощения (удешевления) экспериментальных работ и повышения информативности их
результатов
Таким образом, в соответствии с данным выше определением, основными
составляющими экспериментально - расчетного подхода являются:
Физический объект и процесс, который исследуется путем прямых измерений
величин.
Расчетные методики и модели исследуемого процесса, используемые для
интерпретации прямых измерений величин, упрощения (удешевления)
экспериментальных работ и повышения информативности их результатов.
Более детально расчетно-экспериментального подхода состоит из следующих
составляющих (рис.2.3). Исследуемый объект и математическая
Рис. 2.3. Детальная схема расчетно-экспериментального подхода
модель, описывающая основные физические процессы, происходящие в объекте,
позволяют получать соответственно экспериментальную характеристику (ТЭ) и
рассчитывать модельную характеристику (ТМ). В свою очередь эти характеристики
зависят от ряда входных параметров Р физического или технологического
характера.
В нашем случае к таким параметрам Р относятся теплофизические характеристики
огнезащитного покрытия,- теплопроводность и теплоемкость. Параметры Р как
правило неизвестны и их определение возможно с помощью решения обратных задач
по данным экспериментальных измерений ТЭ. Решение обратных задач сводиться к
поиску таких значений Р, для которых расчетные (ТМ) и экспериментальные (ТЭ)
значения некоторых характеристик (в нашем случае тепловых) становятся близкими
друг к другу [2-6, 36,38].
Критерием близости этих характеристик наиболее часто является величина
, (2.1)
где m – число экспериментальных измерений, используемых для решения обратной
задачи; d - среднеквадратическая ошибка измерения.
Полученные решением обратных задач параметры Р исследуемого процесса
используются на основе той-же модели для решения основных инженерных задач
анализа, оптимизации параметров или прогноза (рис. 2.2, 2.3). В нашем случае –
для получения характеристики огнезащитной способности покрытий. Решение же
обратных задач является вспомогательной процедурой, призванной обеспечить
адекватность выбранной модели рассматриваемым физическим процессам.
Использование такого подхода, является наиболее правильным и действенным для
достоверного анализа сложных практических задач.
Таким образом схема расчетно-экспериментального подхода состоит из следующих
этапов:
Выбор физической и матем
- Київ+380960830922