АНАЛІЗ СТАНУ ТА ТЕНДЕНЦІЙ РОЗВИТКУ СИСТЕМ АВТОМАТИЗОВАНОГО ПРОЄКТУВАННЯ ЗАСОБІВ ВИМІРЮВАННЯ ВИТРАТИ ПЛИННИХ СЕРЕДОВИЩ
DOI:
https://doi.org/10.20535/1970.69(1).2025.331881Ключові слова:
автоматизоване проєктування, витратомір, плинне середовище, інтерактивне моделювання, CFD-методиАнотація
Стаття є комплексним дослідженням сучасного стану та тенденцій розвитку систем автоматизованого проектування (САПР) для вимірювання параметрів плинних середовищ. Основна увага приділяється аналізу спеціалізованих програмних продуктів для автоматизованого проєктування систем вимірювання витрати та витратомірів. Виконано аналіз функціональних можливостей широко застосовуваних програмних продуктів САПР «Витратомір», Arian Flow CAD, Simcenter FloEFD та виділено їх переваги і недоліки. Як окремий критерій аналізу виділено здатність програмного продукту проєктувати витратоміри змінного перепаду тиску відповідно до вимог міжнародних стандартів ISO 5167. Розглянуто технологічні переваги продуктів, зокрема наявність інтерактивної взаємодії з дослідником та можливість оптимізації характеристик витратоміра. Також виконано аналіз функціональних можливостей програмних пакетів, розроблених на основі CFD-методів, зокрема SolidWorks, Ansys Fluent. Вказано, що ці програмні пакети є ефективним додатковим інструментом для дослідження витратомірів плинних середовищ при нестандартних умовах монтажу вузлів обліку, при розширенні області застосування за межі дії стандартів, зокрема ISO 5167, як за діапазоном числа Рейнольдса, так і за типами витратомірів, при дослідженні потоків в пристроях підготовки потоку та удосконаленні конструкції цих пристроїв. Сформовано порівняльну таблицю переваг і недоліків розглянутих програмних продуктів.
Виконано огляд новітніх технологій, які впроваджують у системи проектування інженерних продуктів, зокрема веб-технологій, хмарних рішень і алгоритмів штучного інтелекту, які сприяють підвищенню ефективності автоматизованого проєктування. Розглянуто переваги застосування цифрових двійників для прогнозування поведінки систем у реальних умовах експлуатації, а також застосування хмарних платформ у забезпеченні доступності, масштабованості та інтеграції САПР із системами управління даними.
Наукова новизна дослідження полягає у виділенні ключових напрямів розвитку САПР засобів вимірювання витрати та кількості плинних середовищ з урахуванням вимог сучасних стандартів, автоматизації процесів проектування та впровадження адаптивних інструментів моделювання.
Посилання
Baker, R.C. Flow Measurement Handbook: Industrial Designs, Operating Principles, Performance, and Applications. Cambridge University Press, 2016. 650 p. ISBN: 9781107054141
Systems of automated design of technological processes (CAD TP): textbook; compiled by K. S. Barandych, S. P. Vysloukh, M. V. Filippova. NTUU KPI named after Igor Sikorsky. Kyiv: NTUU KPI, 2023. 201 p. (In Ukrainian)
Y. Pistun, L. Lesovoy , F. Matiko , R. Fedoryshyn, "Computer Aided Design of Differential Pressure Flow Meters," World Journal of Engineering and Technology, no 2, pр. 82–91, 2014. DOI: https://doi.org/10.4236/wjet.2014.22009.
Kreis Al., M. Hirz , P. Rossbacher, "CAD-Automation in automotive development – potentials, limits and challenges," Computer-Aided Design & Applications, no 18 (4), pр. 849–863, 2021.DOI: https://doi.org/10.14733/cadaps.2021.849–863.
I. Gryshanova, A. Rak, I. Korobko, "The investigation of the correction factor for ultrasonic flow meters," Measurement, 219, 113326, 2023. DOI: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0263224123008904
E. P. Pistun, F. D. Matiko, V. I. Roman, A. A. Stetsenko, "Investigation of the error of ultrasonic flowmeters under conditions of distorted flow structure based on CFD modeling," Metrology and Devices: Scientific and Production Journal, is. 4, pp. 13–23, 2014.
V. Roman , F. Matiko, I. Kostyk, "Investigation of turbulence parameters influence on results of CFD modeling of flow in ultrasonic flowmeter," Energy Engineering and Control Systems, vol. 7, № 1, pp. 73–78, 2021.
I. A. Grishanova, I. V. Korobko. CAD/CAE systems ANSYS FLUENT. Textbook. Diya LTD, Kyiv, 2012. (In Ukrainian)
I. A. Gryshanova, L. P. Zgurovska, Yu. V. Kyrychuk. Solving problems of designing devices and systems using ANSYS and MATHCAD: textbook. Kyiv: Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute, Publishing House “Polytechnica”, 2022. (In Ukrainian)
N. Tamhankar, A. Pandhare, A. Joglekar, V. Bansode, "Experimental and CFD analysis of flow through venturimeter to determine the coefficient of discharge," International Journal of Latest Trends In Engineering and Technology (IJLTET), vol. 3, is. 4, pp. 194-200, 2014.
Karthik G.S., Yogesh Kumar K.J., V. Seshadri, "Prediction of Performance Characteristics of Orifice Plate Assembly for Non-Standard Conditions Using CFD," International Journal of Engineering and Technical Research, vol.3, is. 5, pp. 162-167, 2015.
DSTU GOST 8.586.1-5:2009 Metrology. Measurement of flow and quantity of liquid and gas using standard constriction devices. [Approved on 01.04.2010]. Kyiv: Derzhspozhyvstandart of Ukraine, 2010. (National standards of Ukraine). (In Ukrainian)
ISO 5167.1-6:2022. Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross-section conduits running full. International Organization for Standardization, 2022.
F. Matiko, O. Byts , L. Lesovoy , H. Matiko, "Computer-aided system for designing the thermal energy metering devices," Energy Engineering and Control Systems, vol. 6, no 1, pp. 61–69, 2020.
Lesovoy L.V. Methodological principles of standardization and increasing the accuracy of measuring the flow rate and quantity of a fluid energy carrier by the differential pressure method : Abstract of the dissertation of Dr. Techn. Sciences: 05.11.01 / Lesovoy Leonid Vasilyovych; National University "Lviv Polytechnic". Lviv, 2012. (In Ukrainian)
IAPWS R7-97(2012) Revised Release on the IAPWS Industrial Formulation 1997 for the Thermodynamic Properties of Water and Steam. August, 2007.
Theory overview of flow measurement using differential pressure devices based on ISO – 5167 standard. Arian FL40 flow computer description: flow cad software users manual. 27 р. URL: https://www.arian.cl/downloads/man-arianflowcadsoftware.pdf
Ch. Qian , G. D. S. Borja , T. A. Bryan, "Construction automation: Research areas, industry concerns and suggestions for advancement," Automation in Construction, vol. 94, pр. 22–38. October, 2018. DOI: 10.1016/j.autcon.2018.05.028
ANSYS Fluent User’s Guide. ANSYS Inc., 2023. URL: https://www.ansys.com/
Simcenter FLOEFD software. URL: https://plm.sw.siemens.com/en-US/simcenter/fluids-thermal-simulation/floefd/
Manish S. Shah, Jyeshtharaj B. Joshi, Avtar S. Kalsi, C.S.R. Prasad, Daya S. Shukla, "Analysis of flow through an orifice meter: CFD simulation," Chemical Engineering Science, vol. 71, pp. 300-309. 26 March 2012.
Jože Duhovnik, Ivan Demšar, Primoz Drešar. Space Modeling with SolidWorks and NX. Ljubljana : University of Ljubljana, 2015.
SOLIDWORKS Flow Simulation. URL: https://www.solidworks.com/product/solidworks-flow-simulation
COMSOL Multiphysics CFD Module User’s Guide. COMSOL Inc., 2023. URL: https://www.comsol.com/
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Сапелюк Р.В., Матіко Ф. Д.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Авторське право на публікацію залишається за авторами.
Автори можуть використовувати власні матеріали в інших публікаціях за умови посилання на збірник наукових праць "Вісник Київського політехнічного інституту. Серія ПРИЛАДОБУДУВАННЯ" як на перше місце видання та на Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» як на видавця.
Автори публікують свої статті в збірнику на умовах ліцензії Creative Commons:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на динаміці цитування опублікованої роботи.
Видавець (КПІ ім. Ігоря Сікорського) має право за будь-якого використання цього видання зазначати своє ім'я або вимагати такого зазначення.
Редакційна колегія залишає за собою право розміщувати опубліковані в збірнику статті в різних інформаційних базах для надання відкритого доступу до матеріалів з метою популяризації наукових досліджень та підвищення цитованості авторів.
