Инфоурок Другое СтатьиСтатья на тему: "Моделирование истечения жидкости из отверстий во вращающемся цилиндре в cfd ansys cxf"

Статья на тему: "Моделирование истечения жидкости из отверстий во вращающемся цилиндре в cfd ansys cxf"

Скачать материал

Моделирование истечения жидкости из отверстий во вращающемся цилиндре в cfd ansys cxf

В настоящее время высокие темпы развития промышленности определяют потребность в оптимизации энерго- и ресурсоемких процессов в области нефтегазопереработки, химической, медицинской и оборонной промышленности. Решение указанной задачи нередко проводится опытным путем - варьируя параметры системы (температура, давление, состав взаимодействующих компонентов), или внося изменения в конструкцию оборудования, в т. ч. с заменой конструкционных материалов, исследователи добиваются повышения эффективности процесса или качества производимой продукции. Натурный эксперимент, который проводится в производственных условиях на действующем технологическом оборудовании, может дать наиболее объективную оценку свойств исследуемых объектов, процессов, явлений, правильности выдвинутых гипотез, проверки адекватности теории реальным условиям протекания процесса взаимодействия элементов технической системы. Однако, натурное моделирование требует остановки производства, представляется дорогостоящим и поэтому не всегда является целесообразным способом оптимизации аппаратуры. Поэтому актуальной представляется задача перехода от натурного и физического моделирования к математическому, так как использование современных компьютерных технологий позволяет без применения дорогостоящего оборудования, расходных материалов и за максимально короткий промежуток времени решить задачу оптимизации условий проведения процессов и совершенствования аппаратуры.

Для моделирования истечения жидкости из отверстий во вращающемся цилиндре был использован программный комплекс Ansys CFX, который представляет собой высокопроизводительный инструмент для решения задач вычислительной гидрогазодинамики, и позволяет проводить численный анализ задач механики сплошной среды, предоставляя широкие возможности для подготовки расчетных геометрических и конечно-элементных моделей и последующей обработки результатов расчета.

Моделирование и расчет истечения жидкости из отверстий вращающегося цилиндра.

Используется 3D модель цилиндра с входным патрубком в основании и 4 отверстиями на поверхности. Высота цилиндра 100мм, диаметр 500мм. Высота входного патрубка 100мм, диаметр 100мм. Выходные отверстия диаметром 25мм расположены через каждые 90°.  В качестве жидкости используется вода. Работа проводится при давлении 1 атм и трех различных скоростях оборотов стенки с отверстиями 600 об/мин, 900 об/мин, 1200 об/мин. Сравниваются результаты при массовых расходах воды 0,0785 https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image001.png/с и 0,1178 https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image001.png/с. Используется k-ɛ модель турбулентности.

 

https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image002.jpg

Рисунок 1. Геометрическая область, покрытая сеткой конечных элементов

 

https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image003.jpg

Рисунок 2. Задание вращения, а также граничных условий на входе и выходах

 

https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image004.jpghttps://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image005.jpg

а)                                                                          б)

Рисунок 3. Скорость вращения 600 об/мин, расход жидкости 0,0785 https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image006.png/с. а) – изображение потоков жидкости; б) - изображение векторов скорости истекающей жидкости

 

https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image007.jpg https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image008.jpg

а)                                                                          б)

Рисунок 4. Скорость вращения 900 об/мин, расход жидкости 0,0785 https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image006.png/с. а) – изображение потоков жидкости; б) - изображение векторов скорости истекающей жидкости

 

https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image009.jpg https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image010.jpg

а)                                                                       б)

Рисунок 5. Скорость вращения 1200 об/мин, расход жидкости 0,0785 https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image006.png/с. а) – изображение потоков жидкости; б) - изображение векторов скорости истекающей жидкости

 

https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image011.jpg https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image012.jpg

а)                                                                                б)

Рисунок 6. Скорость вращения 600 об/мин, расход жидкости 0,1178 https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image006.png/с. а) – изображение потоков жидкости; б) - изображение векторов скорости истекающей жидкости

 

https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image013.jpg https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image014.jpg

а)                                                                                  б)

Рисунок 7. Скорость вращения 900 об/мин, расход жидкости 0,1178 https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image006.png/с. а) – изображение потоков жидкости; б) - изображение векторов скорости истекающей жидкости

 

https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image015.jpg https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image016.jpg

а)                                                                               б)

Рисунок 7. Скорость вращения 600 об/мин, расход жидкости 0,1178 https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image006.png/с. а) – изображение потоков жидкости; б) - изображение векторов скорости истекающей жидкости

 

Таблица 1

 

Максимальная скорость жидкости, м/с

(м. р. 0,0785 https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image001.png/с)

Максимальная скорость жидкости, м/с

(м.р. 0,1178 https://sibac.info/files/2021_06_24_Studencheskii/halimov.files/image001.png/с)

600 об/мин

181,5

206,8

900 об/мин

189,0

208,8

1200 об/мин

210,3

229,0

 

Заключение

В данной работе моделировалось истечение жидкости в центробежном поле с помощью программного комплекса вычислительной гидрогазодинамики Ansys CFD. Благодаря полученным результатам мы смогли увидеть зависимость скорости потоков жидкости на выходах от заданного числа оборотов цилиндра, а также сравнить изменение скорости истечения жидкости при увеличении массового расхода на входе. Результаты приведены в таблице 1. Скорость истечения жидкости увеличивается как при увеличении оборотов стенки, так и при увеличении массового расхода. Однако при одной и той же скорости оборотов незначительное увеличение массового расхода оказывает большее влияние на скорость истечения жидкости.

 

Список литературы:

1.     Знакомство с CAE-системой для анализа течений жидкости и газа ANSYS Fluent: электрон. метод. указания к лаб. работам / М-во образования и науки РФ, Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С. П. Королева (нац. исслед. ун-т); сост. А.В. Кривцов, Л.С. Шаблий. – Электрон. текстовые и граф. дан. (1,7 Мбайт). – Самара, 2013.

2.     Единый центр поддержки продуктов ANSYS в России и странах СНГ. Режим доступа: https://cae-expert.ru/

3.     А.А. Салин, Н.С. Гришин, С.И. Поникаров, "Особенности движения радиальных потоков в центробежных экстракторах безнапорного типа" Вестник Казанского технологического университета. 2014. Т. 17. С. 231-234.

4.     AnsysCFXtutorial, 2010.

5.     Пакет программ Autodesk, 2018.

Просмотрено: 0%
Просмотрено: 0%
Скачать материал
Скачать материал
Скачать материал

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

5 938 512 материалов в базе

Скачать материал

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

  • Скачать материал
    • 02.03.2022 162
    • DOCX 170.9 кбайт
    • Оцените материал:
  • Настоящий материал опубликован пользователем Николаева Евгения Николаевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

    Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

    Удалить материал
  • Автор материала

    Николаева Евгения Николаевна
    Николаева Евгения Николаевна
    • На сайте: 5 лет и 5 месяцев
    • Подписчики: 0
    • Всего просмотров: 293815
    • Всего материалов: 2133

Ваша скидка на курсы

40%
Скидка для нового слушателя. Войдите на сайт, чтобы применить скидку к любому курсу
Курсы со скидкой