Перейти к публикации

Коэффициент гидравлического сопротивления: адекватный численный расчет и расчет по ГОСТ.


Рекомендованные сообщения

Почти год считаю всякую запорную арматуру дебильному ГОСТу 34437-2018...:biggrin:

Дело в том, что со спроектированной арматурой проводят испытания на коэффициент гидравлического сопротивления (КГС) по вышеуказанному ГОСТу. Цель - шоб численный расчет попал в испытания (ключевой параметр - перепад давления и КГС, который в области квадратичного сопротивления должен оказаться в установленном в ТЗ диапазоне).

Дебилизм в том, что испытания всё равно как-то по-своему проводят, с отклонением от ГОСТа. 

К примеру, порой они во входной патрубок, скажем, ДУ350мм, "загоняют" патрубок для подачи воды намного меньшего диаметра.

Что касается измерений, то среднее по сечению давление замеряют (требование ГОСТ и на испытаниях тоже так делают) на расстоянии 2*ДУ от входа и и 6*ДУ от выхода... Имхо это во многих случаях неверно, т.к. на таком малом расстоянии могут сохраняться возмущения потока от арматуры - расчёт не раз подтверждал. Доп-е входные участки с боков берут 20ДУ с каждой стороны.

 

В связи с этим собственно вопрос: а как вообще правильно считать?)

Условия кратко: развитая турбулентность, Re>20000, стационарный расчёт.

Предполагаю делать следующим образом:

Имеем такой простенький клапан для примера

пример клапана.jpg

Входные участки слева и  справа по 40*ДУ - оценка Никурадзе с хорошим запасом (кто-то считает, что для турбулентного режима хватает и 10*ДУ), чтоб поток установился. 

Считаем с постоянной скоростью/расходом на входе и атмосферой (открытый патрубок) на выходе. Цель и параметр остановки расчета - перепад давления на обоих концах.

Задаём хотя бы 5-6 точек в диапазоне Re 20000...500000, ожидая выйти на плато примерно как здесь

точки.jpg

Перед параметрическим расчётом делаем анализ сеточной сходимости на каком нибудь среднем Re.

Делаем параметрический расчёт. И теперь самое интересное - от перепада давления на обоих надо вычесть (по-хорошему, в каждом расчётике свои) потери по длине. Тут чистая эмпирика, для турбулентного режима есть разные оценки коэфф-та лямбда: Блазиус, тот же Никурадзе. Для гидравлически шероховатых труб - диаграммы Муди. Подбираем лямбда, находим аналитически dP по длине, вычитаем это дело из общего dP, полученного в численном расчете.

Хотя мне попадались расчёты, где люди брали тупо трубу (в нашем случае длиной 80*ДУ), и прогоняли её в численном счёте. Т.к. сопротивления формы у неё нет, то весь dP суть потери по длине. Хотя мне кажется это слишком геморройно, и проще посчитать аналитикой... 

В конце берём окончательный dP без учёта потерь по длине, и по формулке КГС=2dP/pv2. Строим график КГС vs Re.

Тут много мелких вопросов. К примеру, попадалось такое что по вышеуказанной формуле Дарси-Вейсбаха находят сначала КГС для общих потерь, затем КГС по длине, и вычитают из первого второе. По идее это то же самое что я выше расписывал, но всё равно. 

Ещё попадались предложения добиться сходимости по входному участку (@karachun, как дела?:beer:)

 

Короче , кто как делает? Как правильней?)

 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах


UnPinned posts
24 минуты назад, Jesse сказал:

Ещё попадались предложения добиться сходимости по входному участку

Думаю 40 диаметров более чем достаточно, в любом случае можно посчитать модель с 20 и 10 диаметрами и сравнать.
А так я делал все как ты говорил - добавлял входной и выходной участки и потом вычитал их сопротивление, вычисленное по аналитике. Это же прямая труба, для нее все уже давно просчитано много раз.

 

Что еще из подводных камней приходит на ум это возникновение кавитации в задвижке, но возможно есть методики по которым можно исходя из давления, скорости и свойств жидкости показать аналитическим расчетом что кавитации не будет и моделировать ее не нужно. Нужно искать в учебниках.
 

34 минуты назад, Jesse сказал:

В конце берём окончательный dP без учёта потерь по длине, и по формулке КГС=2dP/pv2. Строим график КГС vs Re.

В справочнике Идельчика для Re>10000 идет один коэффициент, Наверное и по результатам расчета он не будет сильно изменяться.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Не Очень понятно зачем брать такие добавки на вход и выход по длине? Ну и что, что на выходе возмущения, они же и в реальности будут и значит отразятся в перепаде.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
1 час назад, karachun сказал:

Думаю 40 диаметров более чем достаточно, в любом случае можно посчитать модель с 20 и 10 диаметрами и сравнать.

ну, на больших моделях беру максимум 20 диаметров. Сходимость по патрубку делать затратно по времени, честно сказать, для таких больших моделей... Кое как сходимость по сетке сделаю - уже доволен. Кто-то на больших моделях вообще по сечению делает сходимость по сетке, т.е. решают по сути 2Д задачу. Видел такое, но имхо такое редко когда оправдано может быть...

 

1 час назад, karachun сказал:

Это же прямая труба, для нее все уже давно просчитано много раз.

да, пожалуй что так! Смотрел примеры валидации флоу, там хорошее совпадение с аналитикой даже для шероховатой трубы.

pipe.jpg

1 час назад, karachun сказал:

Что еще из подводных камней приходит на ум это возникновение кавитации в задвижке

у нас часто под большими давлениями проливают, типа совмещают с испытаниями на герметичность. Да и там вода 20 град, кавитация маловероятна. 
Беру кстати опорное  давление 1 Па или вообще по дефолту оставляю атмосферное, всё равно на абсолютное значение давления не смотрю - интересен только перепад. Для несжимаемой жидкости в стационаре действительно разницы никакой, как ты где-то писал. Кстати, тестил для интереса с большим опорным давлением на предмет численных неустойчивостей или сильных погрешностей в перепаде - разницы не заметил.. видимо, в FloEFD исп-ся какая-то двойная или четвертная точность (bin128). Хз, не узнавал какая там точность.

 

А так ребята с арматурного отдела обычно предупреждают про всякие фишки в течении типа кавитации (типа что она там скорей всего должна быть). За всё время один расчёт с кавитацией делал, руку набить не успел..:smile:

1 час назад, karachun сказал:

В справочнике Идельчика для Re>10000 идет один коэффициент, Наверное и по результатам расчета он не будет сильно изменяться.

Да, так и есть. Максимальная разница которую замечал 15-20%. Так чтобы условно в 2 раза скакнул КГС на как0м-нибудь очень большом Re такого точно не было

42 минуты назад, a_schelyaev сказал:

Не Очень понятно зачем брать такие добавки на вход и выход по длине?

не очень понятно, почему в госте такие маленькие добавки предлагают брать. Хотя там вроде было что это минимальное значение 2DN и 6DN, дескать берите больше. Но мне говорят считать по госту и "так же как считали до меня", а там мадам использовала именно эти значения:biggrin:

з.ы.: забыл про пристеночные функции!
в FloEFD исп-ся 2SWF - двухмасштабные пристеночные функции, которые как-то хитро меняют поток в зависимости от плотности сетки. Единственное участие пользователя тут - контроль стенки близ твёрдой стенки. В хэлпе пишут типа "грубая сетка может быть недостаточна, но и сильно плотная сетка может навредить". Короче, поиграться на простых примерах и понять таким макаром должно быть намного проще, чем пытаться разобраться как они работают:biggrin:

Осталось только придумать хорошую toy model:smile:

Изменено пользователем Jesse
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
14 часов назад, Jesse сказал:

Максимальная разница которую замечал 15-20%. Так чтобы условно в 2 раза скакнул КГС на как0м-нибудь очень большом Re такого точно не было

хотя ещё в прошлом году насчиталося такое
стар.jpg
т.е. КГС скакнул в 5 раз. Но смотрю что в отчёт это не пошло, возможно налажал тут. надо перепроверить, если модель ещё жива))

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
  • 2 недели спустя...

и в Идельчике, и в Вики пишут, что для продолговатых или сильно вытянутых тел уже не только площадь играет роль... т.е. по сути ещё один параметр добавляется

 

удлин1.jpg

удлин2.jpg

 

продолг.jpg

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
  • 5 недель спустя...
09.03.2023 в 18:15, karachun сказал:

А так я делал все как ты говорил - добавлял входной и выходной участки и потом вычитал их сопротивление, вычисленное по аналитике.

Добавлять прямые участки для установления потока - это понятно и нормально, ок.

Но зачем перепад давления считать на всей модели? почему нельзя взять давление до и после агрегата, а лучше ровно там, где они берутся в эксперименте - 2Ду и 6 Ду, если уж сравнивать.

@Jesse последний как раз, когда я с этим пересекался, 5 Ду перед арматурой хватало для совпадения с экспериментом.  А без них - промахивались.

Для статистики, так сказать)

 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
1 час назад, soklakov сказал:

Но зачем перепад давления считать на всей модели? почему нельзя взять давление до и после агрегата, а лучше ровно там, где они берутся в эксперименте - 2Ду и 6 Ду, если уж сравнивать.

ну потому что на 2ДУ и 6ДУ всё ещё может быть неустаканившийся поток.
К тому же трение по длине растёт ~квадрату скорости, и при достаточно больших скоростях на суммарном участке труб 8ДУ падение давление по длине может составить большую величину отнсоительно падения давления на самой задвижке..

Поэтому пока что самая правильная метода опять-таки: замеряем перепад на концах длинных трубопроводов и отнимаем падение давление по длине трубопрвоодов, получаем падение павление на задвижке; считаем КГС по формулке.

Изменено пользователем Jesse
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
3 часа назад, Jesse сказал:

ну потому что на 2ДУ и 6ДУ всё ещё может быть неустаканившийся поток.

Ну и что?

Надо определить сопротивление арматуры, не так ли?

Это разница давлений перед и после арматуры. 

Неустаканившийся поток в эксперименте пугает нас тем, что измеренное значение может быть мгновенным, а не средним, но при снятии чисел с модели проблемы нет.

 

Вы уже дали пространство полю давлений, создав трубы перед и после, дав потоку возможность устаканится. Теперь все - измеряйте свою арматуру, а не трубы.

3 часа назад, Jesse сказал:

Поэтому пока что самая правильная метода опять-таки

А чтобы узнать, что периметр муравейника примерно в три раза больше его диаметра, нужно обмерить в лесу сотню-другую муравейников. это правильная метода.

3 часа назад, Jesse сказал:

замеряем перепад на концах длинных трубопроводов и отнимаем падение давление по длине трубопрвоодов,

Измеряем а+б и вычитаем б.

А можно сразу а измерять.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
  • 4 недели спустя...

Обнаружил, что  линейные потери по длине гладкой трубы,

Дарси.jpg

посчитанные аналитическим методом по формуле Никурадзе,

Nikuradze formula for lambda p.64 (1932).pdf

Никурадзе.jpg
не совпадают с численными в SW.

Брал трубу D=130 мм длиной 40D, на входе скорость 5 м/с (вода 20 град), на выходе атмосфера. Re=650000; учитывал гравитацию и установление потока по длине (хотя при такой турбулентности едва была бы разница - видно что погран слой очень быстро развивается буквально за пару диаметров)
сетка.jpgvel.jpg

Аналитика: dP=6250 Па; Численный счёт: dP=18856 Па....
Понимаю, что существуют другие аналитические формулы, но смутила разница почти в 3 раза....
Хотя формула Никурадзе для широких диапазонов Re подходит. Где то пишут что вплоть до 10^8.

Мб кто прогонит у себя эту трубу, посмотрим у кого что получится

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Здравствуйте! Посчитал в fluente. Получил перепад полного давления 5700 Па. При этом на входе величина полного давления 18500 Па.

А величина статического давления на входе 6270 Па (она же и перепад статического давления по длине)

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
30 минут назад, MurzaykinDV сказал:

Здравствуйте! Посчитал в fluente. Получил перепад полного давления 5700 Па. При этом на входе величина полного давления 18500 Па.

А величина статического давления на входе 6270 Па (она же и перепад статического давления по длине)

pardon, прогнал на бедной сетке, уже вижу разницу между (Total pressure - Atm)  и  (Static pressure - Atm)
pardon.jpg

з.ы.:
А разве не от полного давления надо отнимать атмосферу?:biggrin: чё то я вообще уже поплыл..

Я до этого проверял без гравитации (в этом случае по идее разницы не должно быть между  Total pressure - Atm  и  Static pressure - Atm) и получил примерно те же 18900 Па...

Изменено пользователем Jesse
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
20 минут назад, Jesse сказал:

по идее разницы не должно быть между  Total pressure - Atm  и  Static pressure - Atm)

Так. Перечитываю.

https://flowvision.ru/ru/support-menu-header-ru/blog-ru/polnoe-davlenie#:~:text=Для несжимаемой жидкости во FlowVision,*V^2%2F2 .

Total pressure это сумма динамического и статического давлений. Динамическое у нас на обоих концах одинаковое (скорость постоянна). Изменяется только статическое. Т.е. в данном случае (и интуитивно это тоже понятно) разницы не должно быть между Total pressure - Atm  и  Static pressure - Atm

 

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Насколько я понимаю, fluent и cfx (в нем кстати тоже примерно такие же значения получились и по статике, и по полному давлению) автоматически добавляют гравитационную составляющую в опорное давление. Наверно, в SW такие же алгоритмы

3 минуты назад, Jesse сказал:

Так. Перечитываю.

https://flowvision.ru/ru/support-menu-header-ru/blog-ru/polnoe-davlenie#:~:text=Для несжимаемой жидкости во FlowVision,*V^2%2F2 .

Total pressure это сумма динамического и статического давлений. Динамическое у нас на обоих концах одинаковое (скорость постоянна). Изменяется только статическое. Т.е. в данном случае (и интуитивно это тоже понятно) разницы не должно быть между Total pressure - Atm  и  Static pressure - Atm

 

Total Pressure = Static Pressure + (rho*V^2)/2. В данном примере на выходе 12500 Па. 

 

Собственно поэтому перепады статического давления и полного близки получились

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

@MurzaykinDV короче, я понял. Надо отнимать от полного давления на входе полное давление на выходе:biggrin:

ну либо Статическое давление на входе минус статическое/атмосферное на выходе

Эх, а говорили мне "не решай сложную задачу, не решив простую"....:biggrin:

Изменено пользователем Jesse
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
27 минут назад, Jesse сказал:

Надо отнимать от полного давления на входе полное давление на выходе:biggrin:

ну либо Статическое давление на входе минус статическое/атмосферное на выходе

Очень интересно. 

А как же было до того, как это стало понятным?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
8 минут назад, soklakov сказал:

А как же было до того, как это стало понятным?

Да просто потоком решаю по вышеуказанное методике в первом посте 2DN-6DN  и уже успел подзабыть/запутаться как правильно:biggrin:

Т.е. так: я давно как-то разобрался, понял что к чему, глянул туторы и т.д. Но ввиду редкого использования верной методы, а просто замера давления по сечениям, получилось криво сейчас, когда считал задвижку не по сечениям,,)))

2 часа назад, Jesse сказал:

другие аналитические формулы

кстати, формула Блазиуса и др. дают почти то же самое. +-5% разница

Изменено пользователем Jesse
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
13 минут назад, Jesse сказал:

просто замера давления по сечениям

Просто замер - это в итоге что давало? Какое давление в сечении?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
19 минут назад, soklakov сказал:

Просто замер - это в итоге что давало? Какое давление в сечении?

В каких то случаях близко к "правильной" методе, в каких то не очень. Или ты про что то конкретное спрашиваешь?)

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.



×
×
  • Создать...