Введение
Глава 1. Соединение труб с трубными решетками теплообменных аппаратов - состояние вопроса 12
1.1. Краткий обзор кожухотрубных теплообменных аппаратов 12
1.2. Описание соединения «труба - трубная решетка» 15
1.2.1. Трубная решетка 15
1.2.2. Трубы 16
1.2.3. Теплоносители 17
1.3. Обзор способов закрепления труб в трубных решетках 19
1.3.1. Вальцовка и сварка взрывом 19
1.3.2. Высокотемпературная пайка 22
1.3.3. Электроконтактная сварка сопротивлением 23
1.3.4. Термодиффузионная сварка 25
1.3.5. Электроннолучевая сварка 27
1.3.6. Автоматическая сварка неплавящимся электродом в
среде защитных газов 29
1.4. Напряженное состояние соединений «труба — трубная
решетка» теплообменных аппаратов 37
1.5. Требования, предъявляемые к качеству, и методы контроля
соединений труб с трубными решетками, выполненных сваркой
плавлением 40
1.6. Выводы по главе 42
Глава 2. Моделирование теплопереноса и свободной поверхности сварочной ванны при сварке труб с трубными решетками 44
2.1. Состояние вопроса 44
2.2. Конечно-разностная модель соединения 49
2.3. Интегроинтерполяционная реализация теплопереноса в конечно-разностной модели соединения 51
2.3.1. Реализация теплопереноса во внутренних элементах сетки 52
2.3.2. Реализация теплопереноса во внешних элементах сетки. Граничные условия 57
2.4. Реализация теплопереноса от источника энергии. Сварочная дуга 60
2.5. Аппроксимация теплофизических свойств материала 65
2.6. Моделирование теплопереноса в сварочной ванне 69
2.7. Моделирование фазовых превращений 71
2.8. Аналитическая модель формирования свободной поверхности сварочной ванны 72
2.9. Компьютерная реализация моделей теплопереноса и формирования свободной поверхности сварочной ванны 75
2.10. Выводы по главе 79
Глава 3. Калибровка и верификация математических моделей 81
3.1. Состояние вопроса 81
3.2. Калибровка точности численного решения 82
3.3. Верификация моделей теплопереноса и формирования наплыва 85
3.3.1. Описание аппаратного комплекса измерения медленно меняющихся сигналов 85
3.3.3. Верификация моделей теплопереноса и формирования наплыва 92
3.4. Выводы по главе 102
Глава 4. Практическое применение разработанных математических моделей при компьютерной оптимизации параметров режима сварки 103
4.1. Состояние вопроса 103
4.2. Формирование шва и свойства сварных соединений, выполненных импульсной дуговой сваркой 103
4.3. Определение геометрии образца (расчетной области) для проведения численного эксперимента 109
4.4. Постановка задачи оптимизации режима импульсной дуговой сварки неплавящимся электродом в среде аргона 114
4.4.1. Приведение задачи многокритериальной оптимизации к однокритериальной. Обобщенный критерий оптимизации 116
4.4.2. Нормирование частных критериев оптимизации. Безразмерные оценки качества частных критериев оптимизации 122
4.5. Реализация численного эксперимента крутого восхождения 126
4.6. Модифицированный метод сеточного поиска 132
4.7. Построение профилей желательности 133
4.8. Результаты внедрения 135
4.9. Выводы по главе 136
Общие выводы и результаты работы 138
Список литературы 141
