Здравствуйте. Подскажите с решением задачи. Имеется регулятор давления, который представляет из себя шаровой кран, расположенной в магистрали трубопровода. Рабочее тело газ – метан. Имеются ряд известных величин: Давление на входе 7,4 МПа, давление на выходе 7,3 МПа, перепад 0,1 МПа, температура +33 С, объемный расход 380 м3/сут, массовый соответственно 3,52кг/с плотность среды 0,801кг/м3. Необходимо определить: 1) при каком угле закрытия(открытия) будет обеспечен заданный перепад давления, при заданном расходе. 2) Зависимость расхода от угла закрытия (открытия) при заданном перепаде. Оговорюсь сразу, что в газодинамике я полный нуль(владею только прочностным модулем), поэтому строго не судите. Как делал я: Строил модель в регулятора с приварными патрубками в Solide, шаровую заслонку повернул на угол 50 градусов, потому что на 65-70 происходит запирание потока (судя по аналитическим выкладкам, по ним же и выбрал угол 50 - так как при нем вроде должен быть обеспечен перепад), а в DM заполнил внутреннюю среду при помощи операции Enclosure. Далее следуя различным видео примерам, затащил модель в CFX, настроил Quick Setup и тут начались чудеса))) Какие я только варианты ГУ не подбирал на входе и на выходе, в результате все равно получалась ерунда, то скорость запредельная, то давление маленькое, то расход нулевой. Буду очень благодарен кто направит меня на путь истинный, даст дельный совет или просто выскажет своё видение решение данной задачки. Проект даже при архивации весит 700мб, поэтому отправлю файл DM, если кому то будет необходим проект вечером могу скинуть. Заранее спасибо.
Перед началом работы настоятельно рекомендуем ознакомиться с правилами форума.
регулятор давления
24 июня, 2014 - 13:48
#1
Сжимаемость среды учитываете? Запредельные скорости могут быть из-за этого. Подключите уравнение энергии.
Domain > Fluid Models > Heat Transfer > Total Enery
Если удалите файлы результатов (они, как я понимаю, ценности не представляют) то архив будет вполне компактным.
Спасибо Вам за ответ. Да я использовал уравнение энергии. Сжимаемость среды учитывал заданием материала метана(если я правильно понимаю). Может эту задачу надо решать во Fluentе, а может я все же ошибся с ГУ. Суть задачи в том, что:
Решал задачу даже с полностью открытом регулятором, тоже получается ерунда. Если допустим задаешь на выходе условие нулевого давления, то получается что газ выходит в атмосферу, хотя в действительности то это не так. Как тогда задавать ГУ? Пробовал такие сочетания:
Возникает еще один вопрос. В каком месте смотреть результаты, т.е на каком расстоянии от регулятора можно их оценивать(чтоб движение потока было установившимся)? Или это не имеет значения?
Добавил картинки результатов по скорости, расходу и давлению по среднему сечению трубопровода. Сетку бил в мешинге с размером 4мм, число пограничных слоев – 8 , размер слоя 4. ГУ при решении: среда-метан(CH4 at STP), reference pressure – 1atm, Heat transfer – total energy, turbulence – K-e. inlet – total pressure 7.4 MPa, T-306K. outlet – average static pressure – 0 MPa. Wall – no slip wall. Также добавил графики из аналитического расчета – это то что должно получится. Проект добавлю вечером.
Заранее спасибо за Ваши ответы.
Добавил проект в первом сообщении
Здравствуйте!
Попробовал посчитать Вашу задачу не меняя настройки. Невязки не опускаются до уровня 10^-4, так что о желаемом перепаде давления можно и не мечтать. Я бы порекомендовал Вам поработать со сходимостью. Для начала надо улучшить качество сетки, в Meshing в глобальных настройках поменяйте Physics Preference c Mechanical на CFD и Solver Preference на CFX.
Много ошибок:
1) Сетка. Параметры построения сетки для Mechanical часто абсолютно не приемлемы для CFD. Ниже скриншот с настройками, которые можете использовать.
2) Материал (Methan STP) - это газ с постоянными свойствами (Standart Temperature and Pressure), если хотите учесть сжимаемость, мало подключить уравнение энергии, нужны свойства идеального газа. Поработав с Вашей моделью, я нашел, что учет сжимаемости не обязателен - скорости не так велики.
3) Наберите в Поиске сайта " Reference Pressure" и почитайте что это и зачем оно. Это позволит корректнее задавать давление на границах.
4) Если на входе задаете 7.4 МПа, а на выходе 0, то, как ни странно, перепад будет = 7.4 МПа! При этом фантастически большие скорости обеспечены.
5) Модель CFX с сошедшемся решением выложена тут: http://www.cae-club.ru/files/model-regulyatora-davleniya
Спасибо всем за ответы. Я долго ковырялся и общался со знающими люди за это время и задача наконец таки мне покоролась.
Действительно было много ошибок как в сетке так и задании ГУ.
После следующих действий задача сошлась на ура:
1) Геометрия. Сделал параметр-угол поворота шара, чтобы дальше строить графики и автоматически произвести расчет по нужным углам поворота. Поправил геометрию внутреннего канала, чтобы уйти от тонких и ненужных каналов, чтобы при построении сетки не было элементов с отрицательными объемами. Второе – разрезал мое имеющееся тело на 3(2 патрубка и сам шар), чтобы потом на патрубках строить Sweep сетку. Потом объединил все тела в один парт.
2) Сетка. Как говорилось ранее патрубки сделал свипом, поставив сгущение к месту соединения с шаром, чтобы обеспечить плавный переход от хекса к тету. Инфлейшн в 10 слоев, и на патрубках и на шаре. В глобальных настройка размер элемента выставил на 2 и отключил все измельчения. С сеткой вообще то долго ковырялся и пробовал кучу настроек, но остановился на этой, с целью экономии время расчета. Сетка получилась на 2 млн узлов.
3) CFX PRE. Неправильно задавал ГУ. Опорным давлением надо задавать Входное давление- перепад, а на выходе массовый расход-это если наша цель посмотреть зависимость перепада от угла поворота. Если наша цель узнать зависимость расхода от угла поворота, то на выходе ставим нулевое давление. Добавил несколько мониторов, дабы оценивать задачу в процессе решения, число итераций выставил на 200 и дело пошло. Со скоростями действительно все напутал. При ручных расчетах брал плотность среды для нормальных условиях, а надо было учитывать и давление и температуру.
Но Вы действительно помогли разобраться, поэтому огромное Вам спасибо. Для новичка как я это был хороший урок , планирую и дальше осваивать сей продукт.
Доброго времени суток, не могли бы вы выложить свою модель, пытаюсь решить аналогичную задачу, буду очень благодарен.
В посте №6 в конце дана ссылка на файл, смотрите внимательнее.
Добавить комментарий