Автоматизированное рабочее место

инженера-проектировщика

форсунок

Выполнил студент группы САПР-81 Пчелинцев К.К.Научный руководитель к.т.н, ст. преподаватель Тюнин

А.В.

Текущая ситуация на АЗПИ

• В настоящее время на АЗПИ проводятся предварительные расчеты только некоторых показателей форсунок

• Для тестирования форсунок применяются испытательные стенды

• Существует необходимость в автоматизированном расчете гидродинамических процессов в форсунке и распылителе.

Основные задачи проектировщика

форсунок1. Анализ технических требований2. Выработка проектного решения3. Создание конструкторской

документации 4. Создание 3D-модели5. Испытание полученного решения6. Анализ результатов испытаний

Объект исследованияСтроение форсунки:1 – уплотнительная прокладка;2 – игла распылителя;3 – корпус распылителя;4,5 – внутренняя и наружная втулки щелевого фильтра;6 – накидная гайка;7 – штанга;8 – корпус форсунки;9 – пружина;10 – контргайка;11 – регулировочная гайка.

Недостатки применяемых

технологий испытаний

• Требуется применение специального оборудования

• Большие временные затраты на проведение расчетов

• Высокая трудоемкость проведения испытаний при изменении конструкции

Методы и инструменты исследования

• Вычислительная гидродинамика — подраздел механики сплошных сред, включающий совокупность физических, математических и численных методов, предназначенных для вычисления характеристик потоковых процессов.

• Автоматизированное рабочее место(АРМ) - представляет собой программно-технический комплекс автоматизированной системы, предназначенный для автоматизации деятельности определенного вида.

Цели и задачи• Цель :Сокращение времени на проведение испытания форсунки, за счет применения вычислительного эксперимента для определения гидродинамических характеристик. • Задачи:

o Создание автоматизированного рабочего места инженера-проектировщика форсунок.

o Проведение опытной эксплуатации (решение тестовых задач) для проверки корректности работы АРМ.

o Внедрение АРМ и его интеграция в существующую инфраструктуру предприятия.

Условия и предпосылки

Предпосылка Задача

ОАО «АЗПИ» использует SolidWorks

Обеспечить интеграцию с существующей системой

Техническая база варьируется по производительности

АРМ должно быть гибким в отношении аппаратной конфигурации

Необходимость учета стоимости внедрения новой технологии и возможность её модификации

Использование свободного ПО

Необходимость сокращения времени ознакомления со средой

Использование доступного интерфейса

Варианты реализации

В качестве основных путей решения формирования АРМ:1. Использование существующих вариантов

программной части АРМ (CAELinux)2. Самостоятельное формирование программной

части АРМ самим специалистом3. Создание программной части АРМ с учетом

требований специалиста в виде готовой к работе сборки

Единственный вариант позволяющий совместить актуальность ПО и простоту развертывания АРМ это создание специализированной сборки.

Структура проектируемого АРМ

Этапы формирования АРМ

Формирование АРМ состояло из следующих этапов:1. Выбор функционального ПО2. Выбор общесистемного ПО3. Определение требований к аппаратной части4. Создание АРМ на основе выбранного ПО5. Проверка работоспособности АРМ

Выбор функционального ПО

Выбор функционального ПО производился на основе следующих критериев:

o Современность (дата выхода последней версии)o Наличие опубликованных данных об

адекватности расчетов различных задачo Справочная база (наличие учебных пособий и

справочного материала)o Наличие необходимых функцийo Свободная лицензия

• По результатам исследования был выбран пакетOpenFOAM. В качестве средства генерации расчетной сетки был выбран SnappyHexMesh и надстройка графического интерфейса Discretizer.

Выбор операционной системы

• Выбор ОС производился по следующим критериям:1. Потребляемые ресурсы2. Стабильность3. Совместимость с функциональным ПО4. Возможность модернизации5. Удобство использования6. Свободная лицензия

• По результатам исследований была выбрана ОС Debian с применением окружения рабочего стола Xfce, как наиболее стабильный и потребляющий наименьшие ресурсы вариант.

Требования к аппаратной части

Требования к аппаратной части формируются на основе используемого состава ПО:

Наименование Характеристики

Процессор Pentium IV

Объем оперативной памяти

512Mb

Место на диске 2,0 Gb

Объем видеопамяти 64 Mb

Создание АРМВ процессе создания АРМ были решены следующие задачи:1. Сборка установочных пакетов функционального

ПО.2. Создание сетевого хранилища с функциональным

ПО.3. Внесение типизированных групп пакетов в

инсталлятор.4. Создание программы выполняющей первичную

настройку ПО.;Решение этих задач обеспечило возможность гибкой

настройки рабочего места, специалистом эксплуатирующим АРМ

Проверка корректности работы

АРМПроверка корректности осуществлялась в ходе тестового расчета. Основные этапы расчета:• Создание и импорт геометрии форсунки• Генерация расчетной сетки• Задание начальных и граничных условий• Выполнение расчета• Визуализация полученных результатов• Сравнение результата тестового расчета

с экспериментальными данными.

Результаты тестового расчета

Расчетное значение: µf = 2,321 ∙10-7 м2.

Экспериментальное значение:µf = 1,820 ∙10-7 м2.

Внедрение на АЗПИЭтапы внедрения:• Подбор аппаратного обеспечения АРМ• Установка и настройка системы

виртуализации рабочего стола VirtualBox• Установка и настройка АРМ в виртуальной

машине• Проведение тестового расчета для проверки

корректности работы АРМ

Результаты дипломной работы

В ходе выполнения дипломной работы были получены следующие результаты:• Обоснована конфигурация и создано АРМ

инженера-проектировщика форсунок на базе СПО.

• АРМ прошло тестовую эксплуатацию на кафедре САПР АлтГТУ и внедрено на АЗПИ.

• Тестовые задачи показали работоспособность АРМ для решения прикладных задач АЗПИ.

Перспективы развития

• Решение реальных производственных задач• Доработка АРМ для решения смежных задач

(НДС, термодинамика)• Создание единого пользовательского

интерфейса для интеграции комплекса инженерных пакетов

• Создание утилиты для быстрого редактирования АРМ

Спасибо за внимание!