Порядок ввода и состав входных данных математической модели

Порядок ввода представлен в табл. 1

Таблица 1

1.6.1. Целочисленный массив L

Данный массив содержит константы, настраивающие универсальную математическую модель на расчет двигателя конкретной схемы.

L(1) - базовый индекс схемы двигателя. представляет из себя произвольное положительной число. Обычно за базовый индекс схемы принимается номер схемы двигателя N_сх.

L(2) - количество элементов в массиве CX при вводе его с перфокарт или номер версии N_сх массива CX при считывании его из базы данных. Номер версии может принимать любое целочисленное значение.

L(3) - количество элементов в массиве BA при вводе его с перфокарт или номер версии N_ВА массива BA при считывании его из базы данных. Номер версии может принимать любое целочисленное значение.

Считывание массивов CX и BA из базы данных производится по индексу равному L(1) + N_ВЕРС (N_ВЕРС - номер версии).

L(4) - признак, принимающий следующие значения:

L(4) = 2 - выполняется полная корректировка подгрупп ABC100 модулей узлов, а

также подключение типовых подгрупп при их отсутствии в

массивеВА;

L(4) = 1 - выполняется частичная корректировка подгрупп ABC100 модулей узлов (см.п.2.2.3);

L(4) = 0 - контроль массива BA отсутствует;

При любом значении L(4) после ввода массива BA выполняется формирование информационного массива A.

L(4) = IND-производится считывание из базы данных сформированного ранее и записанного на хранение массива A. Считывание выполняется по индексу IND и идентификатору ID = 0.

L(5) - признак обработки массивов CX и BA.

L(5) = 1 - оба массива считываются из базы данных;

L(5) = 2 - оба массива вводятся с перфокарт;

L(5) = 3 - массив CX вводится с перфокарт, массив BA считывается из базы данных;

L(5) = 4 - массив CX считывается из базы данных, массив BA вводится с перфокарт.

При задании значения признака со знаком " минус", отменяется печать массивов CX и BA.

L(6) - признак использования группы 13000:

L(6) = 0 - группа 13000 не используется;

L(6) = 1 - группа 13000 будет использована при расчете, т.е. обязательно ее присутствие в массиве BA.

L(7) - количество узлов в шифре схемы, требующих подключения подгрупп характеристик из базы данных.

1.6.2. Вещественный массив CX

Данный массив содержит кодированную строку информации, описывающую расчетную схему моделируемого двигателя (шифр схемы), его описание и состав приведены в \1\.

1.6.3. Вещественный массив BA

Данный массив является частью основного информационного массива A, которая подготавливается пользователем. Его описание, состав приведены в \1\.

1.6.4. Целочисленный массив LX

Данный массив содержит информацию о подключаемых подгруппах с базы данных (как правило -подгрупп характеристик).

LX(1) = NY – условный номер узла, для которого подключается подгруппа характеристик;

LX(2) = IND - индекс записи подключаемой подгруппы. При задании IND = 0 подключается подгруппа с индексом IND = L(1);

LX(3) = ID - идентификатор записи подключаемой подгруппы общем случае к узлу NY может быть подключена характеристика любого аналогичного узла. При задании ID = 0 происходит подключение характеристик узла с номером NY.

LX(4) = IZ - признак записи массива с подключенной подгруппой характеристик в базу данных (0-нет, 1-да);

LX(5) = NW - номер версии записываемого массива. Запись массива в базу данных производится по индексу IND = L(1) + NW;

Массив LX формируется и повторяется в пакете входных данных для каждого из узлов, т.е. L (7) раз.

1.6.5. Целочисленный массив H

Данный массив содержит информацию, определяющую условия и ежимы работы модели двигателя.

H(1) - количество расчетных режимов (при расчете переходных процессов задается

равным нулю);

H(2) - количество вводимых элементов в массиве GR, определяющего расчетные

режимы;

H(3) - количество вводимых элементов в массиве AR, содержащем адреса результатов

расчета;

H(4) - признак ввода массива масштабных множителей MAC:

0 - массив MAC не вводится,

1 - ввод массива MAC;

H(5) - номер программы управления, с использованием которой производится расчет по

модели двигателя;

H(6) - количество элементов в массиве BMP при его вводе. При считывании массива из

базы данных H(6) = 0;

H(7) - количество элементов в массиве BMH при его вводе. При считывании массива из

базы данных H(7) = 0;

H(8) - количество параметров в модели, рассчитываемых при помощи синтезируемой

формулы;

H(9) - признак структуры ввода массива BMH. При вводе массива BMH обычной

структуры полагается равным нулю. При вводе массива в виде отдельных

составляющих, равен количеству условных законов регулирования в массиве

BMH. Если H(9) не равно нулю, то обязательно H(7) = 0.

H(10) - признак записи введенного массива BMH в базу данных. Если H(10)=1, происходит

запись массива в файл 11 с индексом IND=L(1). При повторной записи массива

BMH законы, имеющие одинаковый номер заменяют " старые", а законы с

отличными номерами добавляются к хранящемуся массиву.

H(11) - признак смены внешних условий на расчетных режимах. При задании H(11)=0

внешние условия (M, H, Tн, Pн) задаются для каждого расчетного режима. При

задании H(11)=1 внешние условия полагаются одинаковыми для всех режимов и

задаются только для первой рассчитываемой точки. Если ведется расчет КВЛ или ЛДМ, где в качестве факторов используются внешние условия, то обязательно нужно задавать признак Н(11)=1. При Н(11)=2 можно использовать внешние условия (M, H, Tн, Pн) в качестве варьируемых параметров в системе трансцендентных уравнений;

H(12) - признак задания атмосферных условий. При задании H(12) = 0 для расчета

параметров атмосферы используются стандартные атмосферные условия (ГОСТ

4401-81). При выполнении расчетов для параметров атмосферы, отличных от

САУ, полагается H(12) = KTA, где KTA - количество точек, задающих изменение

температуры Tн от высоты полета H.

H(13) - количество параметров в массиве A, изменяемых на время выполнения задания;

H(14) - резервный элемент, полагается равным нулю.

1.6.6. Целочисленный массив KP

Данный массив содержит признаки условной (т.е. выполняемой по условию) печати. Каждый элемент массива, как правило, может принимать два значения: 0 - нет печати, 1 - есть печать.

KP(1) - печать в модуле узла типа " входное устройство" и " переходный канал";

KP(2) - печать в модуле узла типа " компрессор";

KP(3) - печать в модуле узла типа " разделитель потока";

KP(4) - печать в модуле узла типа " основная камера сгорания", " форсажная камера

сгорания" и " камера-теплообменник";

KP(5) - печать в модуле узла типа " турбина";

KP(6) - печать в модуле узла типа " камера смешения 1";

KP(7) - печать в модуле узла типа " выходное устройство 1";

KP(8) - печать в модуле узла типа " выходное устройство 2";

KP(9) - печать в модуле узла типа " теплообменное устройство" и " холодильник";

KP(10) - печать в модуле узла типа " агрегаты", " воздушный винт" и " редуктор";

KP(11) - печать в модуле узла типа " двухпозиционный переключающий клапан";

KP(12) - печать в модуле узла типа " эжектор", " камера смешения 2" и " устройство

перепуска";

KP(13) - печать в модуле узла типа " двс";

KP(14) - печать в модуле узла типа " дифференциальный редуктор с соосными винтами".

KP(15) - печать в оперативном модуле узла и фортран-модуле;

KP(16) - печать в модулях узлов всех типов, входящих в расчетную схему, после

решения системы нелинейных уравнений;

KP(17) - печать параметров:

H - высота полета в м;

T - температура воздуха в К;

P - давление воздуха в МПа;

r_O - плотность воздуха в кг/м³;

g - ускорение свободного падения в м/с²;

a - скорость звука в м/с;

D_в - динамическая вязкость воздуха в Па*с;

K_в - кинематическая вязкость воздуха в м²*с;

в подпрограмме, осуществляющей расчет параметров атмосферного воздуха;

KP(18) - печать вспомогательных массивов MPR, MP и MH в подпрограммах, осуществляющих анализ условных программ и законов невязок;

KP(19) - печать в модулях узлов всех типов, входящих в расчетную схему, после первого просчета по модели в данной точке (т.н. " просчет в ноль");

KP(20) - печать подгрупп ABC200 модулей узлов и групп 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 14000, 32000, 35000 после решения системы нелинейных уравнений;

KP(21) - печать массивов BMP и BMH при считывании их из базы данных;

KP(22)...KP(24) - резервные элементы, полагаются равными нулю;

KP(25) - печать при решении системы нелинейных уравнений.

Данная печать организована на трех уровнях, каждый последующий из которых включает печать предыдущего уровня.

0 - отсутствие печати;

1 - печать значений коэффициентов при варьируемых параметрах Yт, границ их изменения и невязок после каждого приближения; печать координат начала локального спуска; печать невязок по окончании линейного поиска;

2 - печать детерминанта Якоби; печать истории линейного поиска - текущее, лучшее, старое и запасное значения длин шагов поиска и сумм квадратов невязок;

3 - печать нормирующих коэффициентов для вычисления матрицы Якоби; печать матрицы Якоби до и после нормирования;

KP(26) - печать массива A

1 - перед просчетом в ноль;

2 - после просчета в ноль;

3 - перед и после просчета в ноль;

KP(27) - печать " основные параметры двигателя";

KP(28) - печать массива A после решения системы уравнений

KP(29) - полагается равным нулю;

KP(30) - полагается равным нулю;

KP(31) - печать в модулях узлов всех типов (аналогичная KP(16)=1) после окончания задач оптимизации и идентификации;

KP(32) - печать в модулях узлов всех типов (аналогичная KP(20)=1) после окончания задач оптимизации и идентификации;

KP(33) - печать результатов на шаге интегрирования при расчете переходных процессов;

KP(34) - полагается равным нулю;

KP(35) - полагается равным нулю.

При одновременном задании печати элементами KP(1)...KP(15) и KP(16) или KP(19) значения элементов KP(1)...KP(15) обнуляться после просчета в «ноль».

1.6.7. Вещественный массив GR

Данный массив содержит информацию, определяющую расчетные режимы математической модели двигателя. Длина массива не должна превышать 250 элементов.

Структура массива зависит от значения признака H(11) и может иметь следующий вид:

п р и H(11) = 0

GR(1) = M₁ - число маха в первой расчетной точке;

GR(2) = H₁ - высота полета в первой расчетной точке;

GR(3) = Tн₁ - температура и давление невозмущенного

GR(4) = Pн₁ - потока на высоте H в K и МПа;

GR(5) = п₁₁ -

GR(6) = п₂₁ - параметры, задающие режим в первой - расчетной точке;

GR(4+к) = п_к1

GR(5+к) = M2 - число маха полета во второй точке; GR(6+к) = H₂ - высота полета во второй точке; и так далее.

п р и H(11) = 1

GR(1) = M - число маха на расчетных режимах;

GR(2) = H - высота полета на расчетных режимах;

GR(3) = T_н - температура и давление невозмущенного

GR(4) = P_н - потока на высоте H, в К и МПа;

GR(5) = п₁₁

GR(6) = п₂₁ - параметры, задающие первый расчетный режим работы;

GR(4+к) = п_к1

GR(5+к) = п₁₂

GR(6+к) = п₂₂ - параметры, задающие второй расчетный режим работы;

GR(4+2к) = п_к2

и так далее.

В первом случае параметры M, H, T_н и P_н задаются для каждой расчетной точки. Группа параметров, включающая внешние условия и параметры, задающие режим, в этом случае циклически повторяются для каждой точки, т.е. H(1) раз. Если все расчетные точки имеют одинаковые внешние условия, т.е. параметры M, H, T_н и P_н, то предпочтительным

является второй способ представления массива GR, позволяющий рассчитывать большее количество режимов работы двигателя.

Если параметры T_н и P_н заданы равными нулю, то они определяются высотой полета H по САУ или по заданному распределению температур по высоте полета (в зависимости от значения признака H(12)). Если параметры T_н и P_н в массиве GR имеют определенные значения, то значение высоты полета игнорируется и ее можно задать равной нулю.

Параметры, задающие режим в данном массиве, вводятся только для закона невязок, принятого в качестве основного. Для других законов невязок (в случае сложной программы управления) они вводятся в составе массива KPA (см.п.1.6.13).

1.6.8. Целочисленный массив AR

Одномерный массив AR содержит адреса результатов, т.е. программные адреса параметров из массива A, которые объединя­ются в единый массив результатов R. Массив результатов может быть выведен на печать в табличном виде и записан в базу данных на хранение, например, с целью последующей графической обработки. Максимально возможное количество параметров, заносимых в массив результатов с одного расчетного режима, т.е. максимальная длина массива AR - 150 элементов.

1.6.9. Вещественный массив MAC

Данный массив содержит индивидуальные масштабные множители для каждого из параметров, включенных в массив AR, и может использоваться для перевода значений этих параметров из системы СИ в другую систему единиц. Печать массива MAC в листинге входных данных отсутствует.

Если масштабные множители не требуются, то массив MAC из пакета входных данных исключается. В этом случае необходимо задать значение признака H(4) = 0.

Наиболее часто используются следующие множители:

- для перевода тяги из кН в кГ - 101.94

- для перевода удельного расхода топлива

из кг/кН*ч в кг/кг*ч - 0.00981

- для перевода мощности из кВт в л.с. - 1.36

- для перевода давлений из МПа в кг/см² - 10.194

1.6.10. Вещественный массив BMP

В составе этого массива вводится кодированная строка, описывающая заданную программу управления двигателем. Массив BMP заполняется в соответствии со структурой, рассмотренной в п.1.5.5, причем вместо числовых констант к₁, к₂, к₃,... в неравенствах

логического выражения кодируются нули. Значения этих констант вводятся в составе массива KPR (см.п.1.6.12). Последним элементом массива BMP является " разделитель" (число2.0е+9), следующий за последним " словом" программы управления. Максимально возможное количество элементов в массиве BMP равно 250. При H(6) = 0 массив считывается из базы данных по базовому индексу схемы IND = L(1).

1.6.11. Вещественный массив BMH

Данный массив представляет собой совокупность кодированных строк, каждая из которых соответствует определенному закону невязок. Структура массива BMH имеет следующий вид:

BMH(1) = NZI - номер закона невязок;

BMH(2) = KZ - количество элементов в строке закона невязок включая NZI;

BMH(3) = KV - количество варьируемых параметров в законе (размерность

системы уравнений);

BMH(4) = KPZR - количество ПЗР в законе;

BMH(5) = AVP1 - программный адрес первого варьируемого параметра в основном

информационном массиве A;

BMH(6) = AVP2 - программный адрес второго варьируемого параметра и т.д.

Последующие элементы массива BMH включают:

- последовательно расположенные пары программных адресов параметров, образующих невязки в законе. Количество таких пар равно KV.

- значения коэффициентов при варьируемых параметрах, соответствующие исходной точке при решении системы уравнений

- минимальные значения коэффициентов при варьируемых параметрах;

- максимальные значения коэффициентов при варьируемых параметрах. Таким образом, индивидуально определяются диапазоны возможного изменения каждого из коэффициентов при поиске решения системы уравнений. Порядок следования исходных значений коэффициентов, их минимальных и максимальных границ должен соответст­вовать порядку расположения адресов варьируемых параметров.

- программные адреса ПЗР, используемых в данном законе невязок (количество - KPZR). Порядок их следования не регламентируется, но должен быть согласован с порядком расположения численных значений ПЗР в массивах GR или KPA.

Количество элементов, описывающих один закон невязок определяется по формуле KZ = 4 + 6*KV + KPZR.

Возможны ситуации, когда для выполнения расчета нет необходимости решать систему уравнений, т.е. количество варьируемых параметров и невязок равно нулю. В этом случае массив BMH содержит первые четыре элемента (KV = 0) и следующие за ними адреса ПЗР.

Массив BMH может включать в себя несколько законов невязок, закодированных по правилам, описанных выше. В этом случае они располагаются последовательно один за другим. Общая длина массива BMP не должна превышать 2400 элементов. Если длина

массива задана равной нулю (H(7) = 0), то он считывается из базы данных по индексу записи IND = L(1).

В программном комплексе предусмотрен другой вариант ввода параметров, составляющих закон невязок (при H(9) не равном нулю). В этом случае массив BMH заменяется последовательностью входных данных, структура которой представлена в табл.2.

Таблица 2

Целочисленный массив LB содержит следующие данные:

LB(1) = NZI - номер условного закона регулирования;

LB(2) = KV - количество варьируемых параметров в законе

LB(3) = KPZR - количество ПЗР в законе;

LB(4) = IGR - признак; если IGR = 0 задаются начальные значения коэффициентов при варьируемых параметрах и границы их изменения. Если IGR = 1 задаются начальные значения варьируемых параметров и границ их изменения в физических единицах.

LB(5)...LB(7) = 0 - резервные элементы.

Переменные AVP, MIN, MAX, T представляют собой, соответственно, программный адрес варьируемого параметра, минимальное, максимальное и начальное значение коэффициента при варьируемом параметре (или значения самого параметра - при IGR = 1). Если параметр T задать равным нулю, то программно полагается T = 1 (допустимо только при IGR = 0). Переменные AVP, MIN, MAX, T перфорируются на одной перфокарте для каждого из варьируемых параметров. Количество вводимых перфокарт - KV.

Целочисленная переменная APZR представляет собой программный адрес ПЗР, используемый в данном законе невязок. Количество вводимых перфокарт - KPZR.

Последовательность параметров LB...APZR вводится для каждого закона невязок, т.е. H(9) раз. После ввода данных программно формируется массив BMH обычной структуры, который выводится на печать и может быть записан в базу данных.

1.6.12. Вещественный массив KPR

В составе этого массива вводятся константы K1, K2... KI, используемые в программе управления (см.п.1.6.10). Расположение констант в массиве соответствует их следованию в неравенствах программы управления, т.е. сначала записывается первая константа первого

слова, затем вторая константа этого слова и так далее до конца первого слова. Затем следуют константы второго слова и т.д.

Предусмотрена возможность использовать в качестве KI не константы, а зависимости вида

KI = F (X1); KI = F (X1, X2) (1.6)

а также значения KI, вычисленные с помощью синтезируемой формулы. В формулах (1.6) параметрами X1 и X2 могут являться любые параметры, рассчитываемые по математической модели, а также внешние условия на входе в двигатель. В этом случае при формировании массива KPR соответствующие элементы KI должны со­держать номера зависимостей, описывающих выражения (1.6) или соответствующую синтезируемую формулу, записанные со знаком " минус". Информация об используемых зависимостях вводится в составе группы 13000 вещественного массива BA. Максимальное количество элементов в массиве KPR равно 120.

1.6.13. Вещественный массив KPA

В составе данного массива вводятся конкретные значения ПЗР для используемых законов невязок. Порядок расположения значений ПЗР должен соответствовать порядку расчетных режимов.

Предусмотрена возможность использования функциональной зависимости вида,

ПЗР = F (X1); ПЗР = F (X1, X2) (1.7)

а также значения ПЗР вычисляемые с помощью синтезируемой формулы. В этом случае при формировании массива KPA соответствующие значения ПЗР должны содержать номера зависимостей из груп­пы 13000, записанные со знаком " минус" (по аналогии с масси­вом KPR, см.п.1.6.12). Максимальное количество элементов в массиве KPA равно 150.

1.6.14. Целочисленный массив KF

Первый элемент данного массива определяет длину строки информации, описывающую последовательность расчета по синтезируемой формуле, т.е. длину массива FORM. Последующие элементы заполняются порядковыми номерами программных адресов, входящих в массив FORM.

1.6.15. Вещественный массив FORM

Содержит строку информации, описывающую последовательность расчета по синтезируемой формуле. Длина массива FORM не должна превышать 28 элементов.

Массивы KF и FORM циклически повторяются для каждой зависимости, вычисляемой по синтезируемой формуле, т.е. H(8) раз. Если H(8) = 0, то данные массивы в пакет входной информации не включаются.

1.6.16. Вещественный массив AY

С помощью этого массива вводится заданное распределение температуры невозмущенного потока в зависимости от высоты полета H. Структура массива имеет следующий вид:

AY(1) = H1 - геометрическая высота полета в первой точке в метрах;

AY(2) = T1 - температура невозмущенного потока на высоте H1, в K;

AY(3) = H2 - геометрическая высота полета во второй точке в метрах;

AY(4) = T2 - температура невозмущенного потока на высоте H2, в K;

.......... и т.д.

Группа параметров H и T повторяется в массиве AY для каждой из заданных точек, т.е. H(12) раз. Максимально допустимое количество точек - 10.

Если расчет по модели двигателя выполняется для стандартных атмосферных условий, то массив AY в состав входных данных не включается. В этом случае необходимо задать H(12) = 0.

1.6.17. Переменные ADR и NEW

Целочисленная переменная ADR и вещественная переменная NEW используются для внесения изменений в основной информационный массив A, действующих только на этапе выполнения текущего задания. Первая переменная представляет собой программный адрес изменяемого параметра, а вторая - его новое значение.

Обе величины печатаются одной строкой по форматам, соответственно, I10 и F10.0. Количество строк определяется значением переменной H(13), т.е. количеством изменений.

1.6.18. Целочисленный массив KOR

Данный массив содержит константы, управляющие обработкой выходной информации (результатов расчета).

KOR(1) = KT - количество дублей таблиц с результатами расчета, выдаваемых на печать. При KT = 0 таблицы печатаются в одной экземпляре.

KOR(2) = IPT - признак типа таблиц. При IPT=0 результаты выдаются в таблице с тремя знаками после запятой. Размер этой таблицы позволяет размещать ее на листе стандартного формата (формат А4). При IPT=1 результаты выводятся в таблице расширенного типа, с пятью знаками после запятой;

При IPT=2 результаты выдаются в таблице с тремя знаками после запятой и с расшифровкой результатов по столбцам таблицы в адресной форме. Размер этой таблицы позволяет размещать ее на листе стандартного формата (формат А4);

При IPT=3 результаты выводятся в таблице расширенного типа, с пятью знаками после запятой и с расшифровкой результатов по столбцам таблицы в адресной форме;

KOR(3) = INDA - индекс записи основного информационного массива на хранение в базу данных после выполнения задания. При задании KOR(3)=0 запись не производится;

KOR(4) = INDР - признак записи массива результатов по режимам на хранение в базу данных. При задании KOR(4)=0 запись не производится;

KOR(5) = INDR - индекс записи массива результатов по режимам на хранение в базу данных;

KOR(6) = INDRР – признак записи массива результатов в файл «REZULT»;

KOR(7) = К – количество результатов.