Le_on

Flow Simulation. Отрицательное давление в трубке Вентури

Уважаемые, кто сталкивался с подобным и как выйти из положения?
Решатель пишет про обратный поток, оно логически понятно, что жидкость будет двигаться в место с меньшим давлением, но это если нет потока со входа на выход. Граничные условия: входное даление - 0,5 МПа, давление на выходе - атмосферное.
Заранее спасибо за ответы

post-34206-0-79943000-1421249883_thumb.png

Share this post


Link to post
Share on other sites


Скорости бы еще вывели.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Уважаемые, кто сталкивался с подобным и как выйти из положения?

Решатель пишет про обратный поток, оно логически понятно, что жидкость будет двигаться в место с меньшим давлением, но это если нет потока со входа на выход. Граничные условия: входное даление - 0,5 МПа, давление на выходе - атмосферное.

Заранее спасибо за ответы

думаю, что задача недоопределена: огласите другие параметры, опишите на словах - что хотите сделать / получить.

Что за форма - это сопло? какое Число Маха ожидается?

 

Отрицательное давление - это давление относительно опорного, скорее всего. Имейте это ввиду. 

1 person likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites

Если вода - то запросто м.б., указывает на кавитацию.

1 person likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites

Скорее всего на выходе имеется обратный ток из-за отрыва потока в сопле, если так, то нужно отодвигать выходную границу. Приведите картинку с линиями тока или векторами скорости.

1 person likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites

По уравнению Бернулли какое давление в минимальном сечении?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Спасибо за отклики, постараюсь все учесть и предоставить больше информации.

Но пока Бобик сдох. Как только хочу создать какой-либо объект из дерева результатов (сечение, траектории, график, поверхности и пр.), Солид 2015 вырубается. 
Попробую на 2012 

З.Ы. Объект исследования - труба Вентури. Из ГОСТ 23720-79 Трубы Вентури. Технические условия. Диаметр узкой части - 50 мм., широкой части - 75 мм., конфузор - 21 градус, диффузор - 14 градусов


Если вода - то запросто м.б., указывает на кавитацию.

Кавитация есть это точно

Share this post


Link to post
Share on other sites

Насчет числа Маха, то не уверен, что его здесь можно точно определить. Ведь если есть кавитация, то скорость звука в среде меняется значительно в зависимости от поперечного сечения потока.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Насчет числа Маха, то не уверен, что его здесь можно точно определить. Ведь если есть кавитация, то скорость звука в среде меняется значительно в зависимости от поперечного сечения потока.

мне показалось, что тут газ будет. А тут жидкость.

Тогда надо задавать расход(первое гу)+давление(второе гу) - будет надежнее.

 

Выложите распределение скорости потока.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Уважаемые, кто сталкивался с подобным и как выйти из положения?

Граничные условия: входное даление - 0,5 МПа, давление на выходе - атмосферное.

Заранее спасибо за ответы

В SW FS не может быть отрицательного давления. Но при таких нереальных ГУ - неудивительно. Расчет СУ, в т.ч. трубок Вентури проводится по ГОСТ 8.563.3

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну естественно, всё прекрасно считается по уравнению Бернулли, ну м.б. - с потерями, задачка из общего курса гидравлики.

Разве что автора действительно интересует число Маха, которое в пузырьковой среде ведёт себя чрезвычайно интересно. Но двухфазные потоки SWFS не считает (не знаю, правда, что там за кавитация такая в общих настройках - проверка на запас?).

Share this post


Link to post
Share on other sites

Трубка Вентури, как и другие суживающие устройства, применяется для точного определения массового расхода в трубопроводах круглого сечения. Разность полного давления на входе и выходе определяется исключительно гидравлическими потерями в сужении и составляет тысячные доли процента. 5 атмосфер составлять она никак не может. Вот примерно реальная картина течения (вода):

post-21019-0-91864400-1421340065_thumb.png

Share this post


Link to post
Share on other sites

Трубка Вентури, как и другие суживающие устройства, применяется для точного определения массового расхода в трубопроводах круглого сечения. Разность полного давления на входе и выходе определяется исключительно гидравлическими потерями в сужении и составляет тысячные доли процента. 5 атмосфер составлять она никак не может. 

Да, Вы правы, если эта трубка используется для измерения. 

Но в случае использования трубки, например в эжекторах, разница давлений на входе и выходе - существенная и может составлять и пять и больше атмосфер.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Спасибо всем за ответы, натолкнули меня на реализацию новых разных вариантов. 
Я решил начать исследование с более простого варианта - классической трубки Вентури и потом, обыграв все на ней, перейти уже к исследованию более сложной системы струйного насоса. Но так как FS отказался работать с трубкой (может из-за обратных перетоков в самой трубке, или из-за мной некорректно заданных начальных условий), я смоделировал систему струйника, который реализован в металле, и довольно успешно работает.
Проблема осталась - отрицательное давление при моделировании тоже имеет место быть. Вот сканы. Уже более полные:
 

post-34206-0-40677900-1421407296_thumb.png

post-34206-0-33903300-1421407365_thumb.png

post-34206-0-50318500-1421407388_thumb.png

post-34206-0-92337600-1421407460_thumb.png

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 15   Posted (edited)

Ну ясно, в первую очередь см. "Струйные аппараты" Зингера и Соколова, а в последнюю - SWFS. На коэффициент эжекции водоструйника сильно влияет расстояние от сопла до входа в камеру смешения, подбирается опытным путём. Длинный участок сопла малого диаметра совершенно не нужен, только большие лишние потери из-за высоких скоростей. В общем, посмотрите нормальные конструкции. И разберитесь пжл с уравнением Бернулли и кавитацией.

Edited by Degen1103
1 person likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites

Но в случае использования трубки, например в эжекторах, разница давлений на входе и выходе - существенная и может составлять и пять и больше атмосфер.

 

 

В SW FS для расчета истечения используйте тип анализа:

post-21019-0-26969800-1421408551_thumb.png

Тогда, может быть, получите струю:

post-21019-0-69679500-1421408617_thumb.png

Только, как вам уже говорили, лучше задавать расход на входе (разумный) и давление на выходе.

1 person likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites

Ну ясно, в первую очередь см. "Струйные аппараты" Зингера и Соколова, а в последнюю - SWFS. На коэффициент эжекции водоструйника сильно влияет расстояние от сопла до входа в камеру смешения, подбирается опытным путём. Длинный участок сопла малого диаметра совершенно не нужен, только большие лишние потери из-за высоких скоростей. В общем, посмотрите нормальные конструкции. И разберитесь пжл с уравнением Бернулли и кавитацией.

Да понятно, что конструкции разные и расстояния тоже разные, но вот именно такая конструкция нормально работает. По показаниям манометра на агрегате, рабочее давление около 60 атм, коеффициент инжекции, определенный опытным путем - около 0,3. Стоит задача - промоделировать то же самое в SWFS.

Но вопрос с отрицательным давлением так и не решен пока.

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 18   Posted (edited)

60 - это очень много. Гомогенизатор?...

В любом случае бессмысленные потери в сопле - аппарату не на пользу, лемнискату смело можно (и нужно!) укоротить до сечения, где у Вас жёлтенькая зона. Обычное коническое сопло тоже неплохо работает.

 

Непонятно, что Вас смущает. Отрицательное давление однозначно указывает (если всё остальное верно) на кавитацию. При таком небольшом отношении площадей водоструйный эжектор вполне может работать в кавитационном режиме (которого в упомянутых гомогенизаторах добиваются специально). Насколько известно, SWFS двухфазные потоки не считает, и моделирование высокоскоростного полидисперсного пузырькового течения - ещё та задача! Впрочем, я почти уверен, что в Вашем случае вполне можно обойтись банальными уравнениями энергии и импульса, а главное - опытными характеристиками водоструйных эжекторов.

 

Если же стоит задача именно смоделировать - то Вам правильно советуют: подбирайте такие граничные условия, чтоб не кавитировало. Хотя в настройках проекта есть флажок "кавитация" - не знаю, для чего служит. М.б., держит постоянное P = Ps, если давление опускается ниже Ps?... Если разберётесь - расскажите, пжл!  :smile:

 

_________________________________________________________

...Хотя нет, похоже, всё весьма серьёзно:

 

Гибридная технология для изотермической кавитации

Для разрешения гидравлических (изотермических) проблем кавитации введен новый гибридный метод. Гидравлическая (изотермическая) кавитация возникает в потоках жидкости, когда давление падает ниже критического уровня. В результате часто возникает сверхзвуковой поток в двухфазных зонах кавитации. Для разрешения подобных проблем гибридная решающая программа использует как несжимаемые (зона жидкости), так и сжимаемые компоненты (двухфазная область). Гибридный метод автоматически использует нужный подход в зависимости от режима потока. Он применяется только к изотермической кавитации.

Edited by Degen1103
1 person likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites
Насколько известно, SWFS двухфазные потоки не считает

 

ссылка

Q: Can FloEFD deal with phase transfer? What about supersonic flow - shock waves and other complex flow fields?

A: FloEFD can handle cavitation in liquids using a homogeneous equilibrium model, and has specific models for water and steam, including volume condensation.

A: Supersonic flows: Yes, including transonic and hypersonic flows with related physical effects

 

скорее всего где-то надо галочку поставить, чтоб учитывалась.

1 person likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites

Спасибо за ценные советы, все учту и обязательно сообщу результаты, вдруг еще кому интересно будет  :smile: 
Degen1103, это струйный насос для освоения нефтяных скважин. Как гомогенизатор тоже себя неплохо показал. Очень качественно смешивает химические растворы, и да, Вы снова правы, что в таком случае кавитация только на пользу.
Я хотел смоделировать сначала то устройство, которое реально работает, а потом его модернизировать на уровне модели, длинное сопло тоже давно колет глаз, плюс поиграться геометрическими параметрами руки чешутся. А потом уже стенд делать. та же 3Д печать здесь очень поможет.
Насос для подачи жидкости использовался НЦ320. Трехплунжерный с диаметром плунжера 127 мм. Там номинальная подача - 6 л/с. Поэтому и давления на входе в конфузор такие. 
А смущает аномальные значения давления - отрицательные. Наверное действительно выходом будет подбор граничных условий исходя из пока расчетов с помощью ур-я Бернулли. 
Я так понимаю, ноль на графике, это касательно избыточного давления?
Насчет двухфазных потоков, где-то я видеоролик видел, пока не разобрался, но автор утверждает, что можно посчитать.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Насос для подачи жидкости использовался НЦ320. Трехплунжерный с диаметром плунжера 127 мм. Там номинальная подача - 6 л/с. Поэтому и давления на входе в конфузор такие.  А смущает аномальные значения давления - отрицательные. Наверное действительно выходом будет подбор граничных условий исходя из пока расчетов с помощью ур-я Бернулли.  Я так понимаю, ноль на графике, это касательно избыточного давления? Насчет двухфазных потоков, где-то я видеоролик видел, пока не разобрался, но автор утверждает, что можно посчитать.

 

 

Насос создает 60 атм. в камере нагнетания.  В струе даже полное давление намного меньше. Я ж Вам показал как нарисовать в SW FS струю. Вот попробовал сам примитивный насос изобразить:

post-21019-0-85982300-1421509454_thumb.png

Это грубо, навскидку. На 6 литров подаваемой воды он выбрасывает только 0,5л. Есть над чем подумать… Кавитация тут ни при чем.

К-т инжекции 0,3 - это что - на 0,3л подаваемой воды он выбрасывает 1л или как?

струйный насос.zip

SW13

Share this post


Link to post
Share on other sites

60 атм. это перед конфузором. Проверял аналитически - все сходится. Конфузор есть дроссель и его проходное сечение и формирует величину давления перед ним при известной подаче.

Коэффициент инжекции 0,3 это значит на 10 литров подаваемой жидкости подтягивает три литра инжектированной жидкости и на выходе получается суммарный обьем в единицу времени - 13 литров.

Спасибо за модель. Есть немножко комментарии. Инжектированный поток формируется из отдельной емкости, в большинстве случаев там давление окружающей среды (но не обязательно).

Share this post


Link to post
Share on other sites
60 атм. это перед конфузором. Проверял аналитически - все сходится. Конфузор есть дроссель и его проходное сечение и формирует величину давления перед ним при известной подаче.

Аналитически при подаче 6л/сек  в сопле диаметром 50мм скоростной напор составит  8000Н/м^2. Хотелось бы глянуть на Ваш расчет. Камера смешения, судя по картинкам в интернете, может быть и без конфузора.

Я нарисовал простейший вариант, что б посмотреть работает ли струйный насос в FS вообще. Работает, к-т инжекции 0,1. Вы можете полностью повторить Вашу конструкцию. Только учтите, что тип анализа "внутреннее течение" для этого расчета непригоден.

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 24   Posted (edited)

Конфузор есть дроссель

 

Это совершенно не так.

Пожалуйста, разберитесь для начала с тем, что такое полное и статическое давление (т.е. с уравнением Бернулли), а также с отношением площадей эжектора (т.е. уравнением импульсов) и с известными характеристиками водоструйных аппаратов (т.е. зависимостями коэффициента эжекции от отношения площадей и иных параметров при различных отношениях давлений). Это займёт гораздо меньше времени, чем попытки моделировать непонятный процесс.

Edited by Degen1103

Share this post


Link to post
Share on other sites
Пожалуйста, разберитесь для начала с тем, что такое полное и статическое давление (т.е. с уравнением Бернулли)

Да, я не специалист. Опыт расчетов в SW FS у меня небольшой. Но вы тоже разберитесь, почему уравнение Бернулли не работает при задаваемых  Вами граничных условиях.

P. S. Еще хочу сказать, что пакет SW FlowSimulation (бывший FloWorks) - не лучший для специалиста по гидравлике. Советую освоить что-либо более серьезное…

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 26   Posted (edited)

Я отвечал не Вам, а автору. Если ему требуется решить практическую задачу - напр, увеличить коэффициент эжекции либо, наоборот, степень повышения давления - то лучше сначала разобраться с азами, чем тратить время на моделирование не пойми чего. Если же идёт изучение SWFS на этом примере - другое дело, но разобраться с одномерной моделью всё равно надо   :smile:

 

Вот картинка для осмысления. Это если эжектируемая среда - вода. Если струйник нужен, напр, для создания вакуума, то характеристики другие, хотя общая идея та же.

 

post-45646-0-64329400-1421575879_thumb.jpg

Edited by Degen1103

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я отвечал не Вам, а автору. 

 

 

 

Извиняюсь, я не понял. Думал пишу автору. Он по-моему достаточно подробно описал цель исследования - насос для откачки воды из нефтяной скважины. Поэтому там статическое давление 60атм - достаточное, что б поднять воду на высоту полкилометра.

SW FS при всех своих недостатках (например отсутствие расчета осесимметричного течения) все же позволяет смоделировать инжекцию (засос) жидкости в область пониженного статического давления. все беды автора в том, что он пытается получить результат в однофазной замкнутой области, даже не задумываясь о том как в ней оценить долю засасываемой жидкости. Зона пониженного статического давления возникает в откачиваемой жидкости на границе со струей. В самой струе статическое давление может быть любым, а перепад его на входе и выходе должен соответствовать гидравлическому сопротивлению тракта. Вот я хочу, что б автор зто понял. Если он владеет SW, то может проанализировать влияние геометрии на к-т  инжекции. Хотя бы на крупной сетке - для ускорения времени расчетов. Это можно сделать и в 2D постановке - еще на порядок быстрее. 

1 person likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites
(например отсутствие расчета осесимметричного течения) 

 

 

есть 2d расчет.

Если не подходит - берете 3D-расчет,и делаете тонкий сектор с двумя плоскостями симметрии. Вдоль z берете одну ячейку расчетную. Вот  получаете осесимметричное течение.

 

Единственное, чего нельзя посчитать в упрощенной постановке - это осесимметричное течение с закруткой потока.

1 person likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites

Можно вести дискуссию до бесконечности. Действительно много чего интересного, но сколько бы я по вашим советам не разбирался с уравнениями и определениями, Солид рассчитывает все так же)

Тот аппарат, при всех его недостатках, прекрасно работает в реальности. Забыл написать, что диаметр сопла 4 мм, а узкой части диффузора - 6 мм. Зазор - 4 мм.

Думал проверить степень разрежения в камере смешивания пока без подвода инжектируемого потока.

Вами предложенных вариантов более чем достаточно, есть над чем усиленно работать. Спасибо.

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 30   Posted (edited)

Если б Вы разобрались, как работает эжектор, солид Вам не потребовался бы.  

Или бы потребовался для осмысленной оптимизации конструкции - уточнения отношения площадей, расстояния от сопла до КС, относительной длины КС, степени диффузорности - вплоть до тонких эффектов, связанных с формой сопла и входом в КС. Здесь, конечно, возможности вычислительного эксперимента неоценимы!

 

Правда, применение поршневого насоса несколько смазывает картину. Насколько заметно пульсации меняют характеристику - трудно сказать. Зависит от их амплитуды. 

 

Масштабный фактор также может повлиять - слишком уж отличается размер Вашей лабораторной трубочки от промысловых аппаратов. Хотя Re высокие, разница в характеристиках может оказаться заметной - в том числе из-за различия оптимального расстояния от сопла до КС (т.е. особенностей обмена импульсами на начальном участке смешения и формирования исходного поля скоростей пассивной среды).

Edited by Degen1103

Share this post


Link to post
Share on other sites
Если не подходит - берете 3D-расчет,и делаете тонкий сектор с двумя плоскостями симметрии. Вдоль z берете одну ячейку расчетную. Вот  получаете осесимметричное течение.
 

Это можно назвать квазиосесимметричным. Истинная осевая симметрия невозможна уже потому, что все расчетные ячейки имеют форму параллелепипеда.

Забыл написать, что диаметр сопла 4 мм, а узкой части диффузора - 6 мм. Зазор - 4 мм.

Как далеко Вы ушли от трубки Вентури… 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вот линии тока более наглядно:

post-21019-0-29555700-1421597037_thumb.png

Share this post


Link to post
Share on other sites

ну исходно это параллелепипед. но при отсечении геометрией ячейка становится трапецией. При малом угле сектора этого достаточно.

 

Или вы хотите сказать, что есть продукты, в которых у этой трапеции еще будет кривое верхнее и нижнее основание???

 

 

 

Это можно назвать квазиосесимметричным. Истинная осевая симметрия невозможна уже потому, что все расчетные ячейки имеют форму параллелепипеда.

Share this post


Link to post
Share on other sites

ну исходно это параллелепипед. но при отсечении геометрией ячейка становится трапецией. При малом угле сектора этого достаточно.

 

 

Ячейка трапецией не становится. Домен остается прямоугольным. Смешанная ячейка на границе тв. тела разбивается на две трапеции:

post-21019-0-46673000-1421654382_thumb.png

В пакетах, где ячейка имеет тетраидальную форму (в том же SW Simulation) в интерфейсе есть специальная фишка "осевая симметрия", В SW FS - только "симметрия". Поэтому я сомневаюсь, хотя и пользуюсь…

Share this post


Link to post
Share on other sites

 

ну исходно это параллелепипед. но при отсечении геометрией ячейка становится трапецией. При малом угле сектора этого достаточно.

 

 

Ячейка трапецией не становится. Домен остается прямоугольным. Смешанная ячейка на границе тв. тела разбивается на две трапеции:

attachicon.gifосевая симметрия.png

В пакетах, где ячейка имеет тетраидальную форму (в том же SW Simulation) в интерфейсе есть специальная фишка "осевая симметрия", В SW FS - только "симметрия". Поэтому я сомневаюсь, хотя и пользуюсь…

 

это разве слой "сечение расчетной сетки"? Домен-то останется прямоугольным, но в SWFS ячейки отсекаются геометрией. 

Т.е. в данном случае будет 2 треугольника, а если обойтись без адаптации, то будет одна трапеция.

Share this post


Link to post
Share on other sites
это разве слой "сечение расчетной сетки"? Домен-то останется прямоугольным, но в SWFS ячейки отсекаются сеткой.  Т.е. в данном случае будет 2 треугольника, а если обойтись без адаптации, то будет одна трапеция.

Это базовая сетка, созданная FS, наложенная на сечение, которое предлагается считать вместо трубы. Причем тут адаптация? Мне кажется, тут слишком много произвола. Не факт, что течение в этом физическом секторе будет идентично течению в плоскости, проходящей через ось трубы. Даже при идеальной стенке.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Не факт, что течение в этом физическом секторе будет идентично течению в плоскости, проходящей через ось трубы. Даже при идеальной стенке.

 

при стремлении угла к нулю результат стремится к решению осесимметричной задачи.

 

Расчетная сетка, если всё поотключать лишнее, а базу сделать ручками, выглядит вот так:

post-26004-0-01850000-1421675545_thumb.png

Угол можно еще уменьшить.

 

надо учесть, что во всех пакетах геометрия из треугольников, поэтому если ваша труба имеет треульнички, эквивалентные одному градусу, то вот какой клин в 1 градус будет полностью идентичен трубе.

Share this post


Link to post
Share on other sites

ID: 38   Posted (edited)

Можно вести дискуссию до бесконечности. Действительно много чего интересного, но сколько бы я по вашим советам не разбирался с уравнениями и определениями, Солид рассчитывает все так же)

Тот аппарат, при всех его недостатках, прекрасно работает в реальности. Забыл написать, что диаметр сопла 4 мм, а узкой части диффузора - 6 мм. Зазор - 4 мм.

Думал проверить степень разрежения в камере смешивания пока без подвода инжектируемого потока.

Вами предложенных вариантов более чем достаточно, есть над чем усиленно работать. Спасибо.

 

Для того щоб не було відємного тиску, вам просто потрібно поставити галочку навпроти параметру Кавітація.

 

4g_2vZjkvYE.jpg

Edited by nazar18
1 person likes this

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!


Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.


Sign In Now

  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.



  • Сообщения

    • Di-mann
      В случае с солидом действительно так оно и есть. Далеко ещё солиду до компаса в этом вопросе.
    • SHARit
      В контексте статьи это скорее аббревиатура - High Yield Investment Program   .....А, Было выше...
    • chatjokey
      нее. хайп это молодежный сленг. типа "шумиха". и что получается? "шумиха" для станков?  
    • a_schelyaev
      Сделал повышение давления более гладким, но сам градиент остался прежним. Также сделал расчет на Куранте=100, но тоже с градиентом роста от Куранта=1 до 100 в течении 20 шагов по времени. как видно из графика, осцилляция осталась после выхода на полную амплитуду давления, что говорит, что нужно было диапазон от среднего значения до максимального сделать более растянутым, а от начального до среднего более крутым - сейчас все наоборот. Но смысл вы поняли - нужно открывать вентиль плавно, а не срывать его кувалдой. Соответственно, совершенно другая асимптотика сходимости по количеству шагов. Я там в конце еще переключился на Курант 10, чтобы проверить как схемные дела могли повлиять на решение, все таки увеличение шага интегрирования размазывает низкочастотные дела, но сила не поменялась. Т.е. мы вышли на стационарный режим, но с одной оговоркой, на данной расчетной сетке. Если ее проадаптировать погуще, то можно будет отловить какие-нибудь маломасштабные дела. Но это уже если оно вам надо.
    • vasillevich68
      Ну как бы, не совсем у Вас получился перевод. Вот более точный  
    • lex4
      Добрый день! У кого есть документация на станок зу12аф11?
    • igarr
      Вот.            
    • Vova
    • vad0000
      Я ошибся, надо F1
    • Di-mann
      Да ты там в принципе не нужен. Сутками гонишь самогон?