Перейти к публикации

Сеточная сходимость (независимость) при движении газа в конструкции "труба в трубе" с вихревой структурой в межтрубном пространстве


Рекомендованные сообщения

Добрый вечер. Нужна помощь в создании сетки (как думаю я).

Проблема - при увеличении количества ячеек возрастает значение потери давления в устройстве. Сеточная сходимость не достигается. 

P.S. увеличивать сетку в большую сторону, толку по всей видимости не придаст, потому что значение потери давления в устройстве при физическом эксперименте ниже.

 

Имеется трехмерная модель (рисунок 1 и рисунок 2). Геометрия простая. Имеется вход по центру и выход из межтрубного пространства.

Принцип действия - газ входит через отверстие по центру, далее движется вниз и распределяется по прямоугольным щелям и попадает в межтрубное пространство, где образуется множество вихрей, которые движутся в верхнюю часть устройства к выходу.

Немного геометрии: высота устройства - 130 мм, диаметр внеш. и внутр. трубы - 50 и 80 мм соответственно, ширина и высота прямоугольных щелей - 6 и 39 мм соответственно, диаметр каждого вихря в межтрубном пространстве - около 13 мм (рисунок 3).

 

Создание сетки: скорее всего слабое место. Внимание не уделялось. Генерация сетки производилась через "element size". Путем изменения "element size" количество ячеек варьировалось от 50к до 7кк. Как правило, результаты показывали, что разница давлений между входом и выходом растет. Например, рисунок 4 или 5. При этом пробовали и стационарный и нестационарный режимы. Результаты в принципе одинаковые между стационаром и нестационарном, но суть одна - больше ячеек - больше дельта П. По сути, параметр потери давления может расти, если вихревая структура рушится и в межтрубном пространстве идет хаос, но по визуализации потока вихревая структура имеется почти всегда, т.е. гипотеза, что сетка совсем кривая и поток газа формируется кривой - отклоняется. Отмечу, что вихревая структура подтверждена экспериментом, была создана лабораторная установка и подавался дым, вихри фиксировались. Также, следует отметить, что расчет секциями производить нельзя, потому что в межтрубном пространстве вихревая структура не всегда упорядоченная, т.е. некоторые вихри иногда ломаются, это и приводит к отклонениям дельта П на графике 4. При стационарном расчете тоже такие же отклонения фиксируются, там только будет не по времени, а по итерациям. К примеру, рисунок 5 это осредненные значения по итерациям, когда расчет вышел на квазистационар. Ну и как вихри пляшут при нестационаре, прикладываю видео на гугл диск (https://drive.google.com/file/d/1Wo4G4kpnXvlAfVNR3D3EanfoWdstJLtg/view?usp=sharing). Расчет производили на разных моделях (ламинар, k-w, k-e, transtion sst и др.) результаты +- одинаковые.

 

Проводили оценочный дополнительный экспериментальный расчет. Данная модель была распечатана на 3Д принтере. Результаты прикладываю на рисунке 6. Следует отметить, что тут значения приблизительно точные, потому что скорость определяли через потери давления в трубе Вентури, чтобы потом поток выравнивать перед исследуемым модулем еще устанавливали прямую трубу. Поэтому, ориентироваться на значения можно, но они могут немного отличаться от реальных (рисунок 6).

 

Скорее всего дело в сетке, поэтому просьба помочь с ее настройкой или дать иной совет. Прикладывай модель (уже проточную область Volume) в формате .scdoc сюда 50х80.scdocи на гугл диск (https://drive.google.com/file/d/1WRwzX2nTCUSGrZxkl9N2LITv8UGRfLUh/view?usp=sharing). Если сможете настроить, то просьба прислать весь проект. Имеется интерес, как будете настраивать сетку в блоке Mesh. Inlet - по центру, Outlet - из межтрубного пространства.

 

P.S. также прикладываю рисунок 7 для демонстрации, например, на какой сетке производился расчет, тут 2кк.

Рисунок 1.jpgРисунок 4и5.jpgЭксперимент.jpgРисунок 7.jpg

 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах


UnPinned posts
3 часа назад, Another14 сказал:

Скорее всего дело в сетке, поэтому просьба помочь с ее настройкой или дать иной совет.

Не факт, смотрите решатели. Если не стационар то число Куранта, временной шаг итп итд 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
19 часов назад, Another14 сказал:

 

Скорее всего дело в сетке, поэтому просьба помочь с ее настройкой или дать иной совет. Прикладывай модель (уже проточную область Volume) в формате .scdoc сюда 50х80.scdocи на гугл диск (https://drive.google.com/file/d/1WRwzX2nTCUSGrZxkl9N2LITv8UGRfLUh/view?usp=sharing). Если сможете настроить, то просьба прислать весь проект. Имеется интерес, как будете настраивать сетку в блоке Mesh. Inlet - по центру, Outlet - из межтрубного пространства.

 

P.S. также прикладываю рисунок 7 для демонстрации, например, на какой сетке производился расчет, тут 2кк.

 

 

А можете геометрию проточной части сохранить в STEP или ACIS?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
20 минут назад, a_schelyaev сказал:

А можете геометрию проточной части сохранить в STEP или ACIS?

Добрый день, конечно.

Спасибо.

50х80.SLDPRT 50х80_ACIS.SAT 50х80_STEP_AP203.STEP 50х80_STEP_AP214.STEP

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
46 минут назад, Another14 сказал:

Нужна геометрия проточной части, а тут конструкция.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Только что, a_schelyaev сказал:

Нужна геометрия проточной части, а тут конструкция.

Извиняюсь, вот, спасибо.

50х80_ACIS_PROTOCHKA.sab 50х80_STEP_PROTOCHKA.stp

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
1 минуту назад, a_schelyaev сказал:

По ГУ сориентируйте.
Вещество: воздух?
Опорное давление и температура?

 

Inlet (вход через центральный патрубок)- входная скорость 8 м/с

Outlet (выход через межтрубное пространство) - давление окр. среды - 101 325 Па

Вещество (рабочее тело) - воздух

Температура - 25 градусов Цельсия

ГУ.jpg

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
Только что, a_schelyaev сказал:

В эксперименте перепад как измерялся?

Давление перед модулем измерялось тестовским (testo) дифференциальным манометром, на выходе принималось равным атмосферному, примерно 101325 Па. Перед измерялся как разность между избыточным и атмосферным. Также скриншот прикладываю.

Отмечу, что экспериментальные данные +- точные, потому что давление мерили сразу после трубы Вентури, поэтому там скорее всего есть отклонения, т.к.поток не до конца выравнивался, но они не существенны.

pressure.jpg

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Я правильно понял, что в расчете площадь, на которой вы снимаете среднее давление по сечению, меньше площади сечения замера в эксперименте в 1.5 раза?

 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
22 часа назад, Another14 сказал:

т.е. гипотеза, что сетка совсем кривая и поток газа формируется кривой - отклоняется.

Эта гипотеза еще не отклоняется.

 

22 часа назад, Another14 сказал:

Путем изменения "element size" количество ячеек варьировалось от 50к до 7кк.

Я замешил четверть геометрии таким же образов как и вы - задав один глобальный размер элементов. У меня получилось 2.1 млн. элементов что даже больше чем у вас, для полной модели. И все равно видно что сетка на узкой щели отстой.

Image-1.png

У вас в модели есть несколько участков у которых характерный размер отличается на порядок - диаметр центральной  трубы 50 мм а ширина щели 4 мм. И соответственно для них нужна сетка с разными размерами. Вам нужно поучиться работе с инструментами образмеривания сетки. например Body of Influence. Тогда вы сможете указать мешеру что в одних частях модели нужно сделать очень мелко а в других можно сетку загрубить.

 

Так что ответ простой - сетка это самая важная часть проекта а вы ей пренебрегли.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
1 minute ago, Another14 said:

потому что давление мерили сразу после трубы Вентури

А можно фото или картинку из СВ, как оно там все выглядит с трубой Вентури?

 

А то посчитал с гексой, с пристеночным слоем....

Spoiler

с адаптацией сетки по градиенту давления,

c адаптацией во внешнем цилиндре,

с air ideal-gas и уравнением энергии,

с RSM моделью турбулентности.

 

Для 5 м/с и для 10 м/с. 

 

Перепад получился как у Вас.

 

Так что ставлю на то, что сетка вообще не при делах, а постановка в CFD отличается от эксперимента.

 

10 minutes ago, a_schelyaev said:

в расчете площадь, на которой вы снимаете среднее давление по сечению, меньше площади сечения замера в эксперименте в 1.5 раза?

Можно как-то раскрыть мысль?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
4 minutes ago, karachun said:

для чистоты эксперимента ...

Посчитать попробуй :wink:

@Another14 , могли бы вы выложить геометрию этой распечатанной фиговины?

 

pressure.jpg

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
24 минуты назад, a_schelyaev сказал:

Я правильно понял, что в расчете площадь, на которой вы снимаете среднее давление по сечению, меньше площади сечения замера в эксперименте в 1.5 раза?

 

Давление снимали в кольцевой камере, чтобы в сечение проточной области ничего не вводить для измерения давления сделали 4 отверстия с постоянным шагом в трубе и накрыли их кольцевой камерой, к который уже припаяли трубки для измерения давления. 

 

24 минуты назад, piden сказал:

А можно фото или картинку из СВ, как оно там все выглядит с трубой Вентури?

 

А то посчитал с гексой, с пристеночным слоем....

 

 

Но, при увеличении сетки давление же не может бесконечно расти, сеточная сходимость не ловится. Поэтому, хотелось бы чтобы параметр потери давления вышел на какую-ту константу.

 

Фото прикладываю. Отмечу, что для выравнивания потока между трубой вентури и модулем еще ставили дополнительно метровую трубу. При течении газа со скоростью от 3 до 17 м/с она вносила доп. сопротивление 3-90 Па.

изм.jpg

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
39 минут назад, karachun сказал:

И все равно видно что сетка на узкой щели отстой.

 

Да сетка так себе.

39 минут назад, karachun сказал:

четверть геометрии

Флюент же вроде может периодичность считать , возможно задачку можно еще сократить.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
36 минут назад, karachun сказал:

Так что ответ простой - сетка это самая важная часть проекта а вы ей пренебрегли.

Я пробовал мешить в отверстиях, сетка в сужениях была только 4кк, но потери все равно росли (здесь моделька немного отличается, но результат тот же)

Измельчение.jpg

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
3 minutes ago, Another14 said:

Но, при увеличении сетки давление же не может бесконечно расти, сеточная сходимость не ловится.

У меня при измельчении сетки перепад давления не меняется.

Судя по Рис. 5 из первого поста - у вас тоже. Просто вы мельчите весь объем, что не особо эффективно.

 

5 minutes ago, Another14 said:

ежду трубой вентури и модулем еще ставили дополнительно метровую трубу

А как скорость потока замеряли в контрольном сечении? Или замеряли таки расход и пересчитывали?

Вообще, насыпьте больше подробностей про постановку эксперимента. 

 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
2 минуты назад, piden сказал:

Вообще, насыпьте больше подробностей про постановку эксперимента. 

Да вот это интересно, т.к. автор мог измерять статическое давление, а в программе смотреть, например, полное.

Еще такой вопрос автору - как моделируется выход из кольцевого зазора ? модель не будет учитывать местное гидравлическое сопротивление на выходе, например, потому что там резко заканчивается расчетная зона :)

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете опубликовать сообщение сейчас, а зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, войдите в него для написания от своего имени.
Примечание: вашему сообщению потребуется утверждение модератора, прежде чем оно станет доступным.

Гость
Ответить в тему...

×   Вставлено в виде отформатированного текста.   Вставить в виде обычного текста

  Разрешено не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отобразить как ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставить изображения напрямую. Загрузите или вставьте изображения по ссылке.

  • Сейчас на странице   0 пользователей

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.




  • Сообщения

    • Sivolap36
      Добрый день. Прошу подсказать в каком мануале есть описание энкодеров моторов, где-то видел, сейчас нем могу вспомнить.  Вот например два энкодера по ним ищу инфу  
    • Рома калужский
      это код подключения шпинделя как ось "С" но при этом он не перемещает револьверку, т.е. не работает по программе
    • Горыныч
      Еще совет: строить нужно только половину, если модель симметричная, тогда Солид меньше "косячит". И соглашусь с коллегами, идеальный вариант для гладкого построения - два сечения и две направляющие кривые, т.е. 4 управляющие кривые (кромки). При необходимости можно добавлять не только промежуточное сечение, но и направление. Не нужно пятаться построить всю поверхность одним фичером.  Пусть поверхности будут лоскутами, но соединяются по касанию или кривизне. 
    • ДОБРЯК
      Откуда появится смещение центра масс колеса, если колесо сбалансировано.  Жесткий сбалансированный вал, это условие данной задачи. На 4000 оборотах эти силы будут минимальны. Это разговор ни о чем в данной задаче. :=) Но даже если вы абсолютно точно определите эти частоты, с учетом всех сил. Что дальше с этими частотами делать? На основании чего делать вывод о работоспособности изделия? Это в учебной работе получили число, работу приняли и сдали в архив. Какая практическая ценность всех этих уточнений в данном случае?:=)  
    • Борман
      Если еще не поздно... я и сам погрузился бы. Физика такая, для вала с одним колесом... F - это понятно, центробежное смещение центра масс колеса M - момент от центробежных сил, который не появится, если колесо не повернется при изгибе вала. Обрати внимание, что BW-момент выворачивает ось в сторону действия силы F, т.е. при обратной прецессии они действуют сообща, и в этом опасность.   Отсюда будут разные собственные частоты при прямой и обратной прецессиях.  Теперь осталось понять, что такое прямая и обратная прецессии :), и почему момент при них направлен в разные стороны. По первой части вопроса см. мою картинку в этой теме от 27 августа 2013. По второй части вопроса - нужно включать воображение и усердно рисовать на бумажке. Мне пока сложно.    Физика именно такая. Нужно как то оценить величину этого момента и приложить его в софте, который не умеет ДК. А с тестовыми значениями можно и так порешать, и на выходе должна быть вилка. Т.е. F - задает типа "биссектрису" вилки (престресс-модальник), а момент - угол вилки.  
    • boomeeeer
      @anykeyto Я не оператор. Настраивал работу этой функции на токарно-фрезерном, где нужно было позиционировать шпиндель, для нарезания пазов. Что такое G07 не знаю. Вот такой пример для фрезерного станка нашёл   G108 B0; переключение на ось B для управления положением; G68.2 X10 Y10 Z20 I0 J90 K0 Положение заготовки (10,10,20) Угол Эйлера для определения характеристической системы координат; G53.2 Управление направлением инструмента   G109 B0 - отключит режим
    • anykeyto
      Ага, спасибо... А в связке с G07.1 это как работает? Есть детали ,кольца, на которых надо делать по 4 паза. Сейчас программист написал прогу под шаровую фрезу. Там рабочие движеня происходят через одновременное смещение по оси Х и Z... фреза убивается буквально на третьем кольце, да и обработка получаестя фиговой.. На сколько я понимаю надо стремиться к тому, чтобы на 5ти осном станке фреза всегда была перпендикулярна касательной ли самой поверхности. Мне посоветовал как раз цилндрческую интерполяцию, когда ось С преобразуется в плоскость. В мануале к HNC описано эт криво, но в примерах программ как раз сначала включается CTOS и потом G07.1. но дальше как запрограммировать понимания пока нет...  P.S. хочу добавить, что на 5-снике раньше работал только как оператор по готовым программам  на Хенденхайне. А сейчас на новом предприятии на новой для меня стойке нужно все делать с нуля и самостоятельно. С одной стороны интересно, с другой стороны спросить не у кого, в инете инфы по стойке нет от слова совсем, уж тем более видео....  чем это отличается от просто G0 C180? Или это уже будет шпиндель позиционироваться, а не стол?
    • AlexKaz
      Различают жёсткие и гибкие ротора. В данном случае вал жёсткий. Для него соответствуюшая формула. 4000 об/мин = 66.67 Гц, это ни о чём, эффекты для такой частоты почти не скажутся на жёстком роторе. Но проблема в том, что в лопаточных машинах (а насос на скрине наверное лопаточная?) собственные кратны числу лопаток. Я не разбирался в вопросе чтобы что-то здесь советовать. Лучше не спешить и внимательно почитать про модальный в лопаточных. Заодно проверить, а какое нагружение идёт в деталях насоса чтобы корректно выполнить престресс.
    • ДОБРЯК
      Хотите еще и матрицу масс изменить. :=) И сколько килограмм воды будете присоединять?  Опыт правильного моделирования, опыт расчета таких конструкций накапливается десятилетиями. Маловероятно, что кто-то на форуме будет вам объяснять как правильно моделировать, какие КЭ использовать, какие граничные условия задавать и т. д. Вы же всегда уклоняетесь от разговора на эти темы, даже для простых моделей.  Даже если перейдете на Ансис и не разберётесь в том, что он считает это не поможет вам написать грамотный отчет и объяснить грамотному заказчику, что вы там насчитали. Считает расчетчик, а программа это инструмент. Это только в рекламе пишут, что купите программу трехмерного моделирования, сделайте трехмерную модель, потом нажмите одну кнопку и на обычном игровом компьютере все посчитаете. Только в жизни все немножко иначе...:=)
    • Jesse
      Вот что у Биргера: Центробежные силы и индуцированный гироскопический момент зависят от квадрата частоты вращения вала   Хотя уже сама критическая частота зависит только от момента инерции колеса (альфа, бэта, гамма - это прогибы, углы поворота и прочая шелуха), т.е. частота вращения в формулу не входит, а всё определяется только моментом инерции Jm Ну у него рассматривается простая одномассовая система (фактически грузик на пружинке). Думаю поискать публикации.. мб где то раскопали аналитическую зависимость первой и высшей СЧ от частоты вращения для сложных систем. Хотя если выяснится что зависит,  всё равно обоснование придумывать придётся.  Эхх...
×
×
  • Создать...