Расчёт циклона в CFW

[SDima 0]

Считаю аэродинамику и эффективность улавливания пыли в CFW 2007 SP04. В качестве граничных (начальных) условий ставлю абсолютные значения давлений Total Pressure на входе 10000 на выходе 9000 (экспериментальные данные для циклона ЦН-15 диаметром 2,2 метра). Далее есть обция General Settings где стоит по умолчанию давление газа внутри расчётной области 101325 Па. В общем различные варианты расчетов (я варьировал это давление кот. стоит по умлочанию в General Settings) приводят к нереальным результатам. Кроме того происходит либо разрыв потока либо течения газа с большим числом Маха. Хотя при таком перепаде давления во входном патрубке циклона должна быть скорость 15-20м/с. Может кто подскажет, где я ошибаюсь.

[chupal 0]

Считаю аэродинамику и эффективность улавливания пыли в CFW 2007 SP04. В качестве граничных (начальных) условий ставлю абсолютные значения давлений Total Pressure на входе 10000 на выходе 9000 (экспериментальные данные для циклона ЦН-15 диаметром 2,2 метра). Далее есть обция General Settings где стоит по умолчанию давление газа внутри расчётной области 101325 Па. В общем различные варианты расчетов (я варьировал это давление кот. стоит по умлочанию в General Settings) приводят к нереальным результатам. Кроме того происходит либо разрыв потока либо течения газа с большим числом Маха. Хотя при таком перепаде давления во входном патрубке циклона должна быть скорость 15-20м/с. Может кто подскажет, где я ошибаюсь.

Задайте в начальном поле давление, близкое к давлениям в граничных условиях.

На входе и выходе лучше поставить Environment Pressure.

А, кстати, Вы не ошибаетесь, задавая в граничных условиях абсолютные давления порядка 10000 Па? Ведь это в 10 раз меньше атмосферного. Ваш циклон работает в вакууме?

[SDima 0]

Большое спасибо за дельный совет! Теперь получается что то похожее на правду. на входе задал Inviroment Pressure 102325 на выходе Inviroment Pressure 101325. Да а в General Settings поставил 101325 Па (эта часть настроек меня болше всего смущает!!!! а убрать ее невозможно). Должен заметить что эффективность улавливаниия частиц определенного диаметра, улавливаемых в циклоне на 50% (это основной показатель эффективности работы циклона) CFW считает достаточно точно. Я проводил верификацию по экспериментальным данным Коузова П.А. (Большой авторитет в данной технике) Только в качестве граничных условий задавал на входе объёмный расход газов а на выходе полное давление. При таком подходе расчёта циклонов - получается сходство по расчёту фракционной эффективности, но к большому сожалению в более чем в два раза ниже сопротивление чем в реальной жизни.

[chupal 0]

Да а в General Settings поставил 101325 Па (эта часть настроек меня болше всего смущает!!!! а убрать ее невозможно).

В General Settings задается давление для нулевого приближения. Его желательно задавать по порядку величины близким к среднему давлению в рассчитываемой области (во первых из-за того, что в начале расчета при больших отличиях начального давления и давления на граничных условиях будут сильные возмущения поля течения, большие Махи и т. д., а во вторых, среднее давление из начального поля используется в качестве опорного давления внутри солвера для уменьшения погрешности расчета перепадов давлений). Но непосредственно на сошедшееся стационарное решение оно не влияет.

При таком подходе расчёта циклонов - получается сходство по расчёту фракционной эффективности, но к большому сожалению в более чем в два раза ниже сопротивление чем в реальной жизни.

Поскольку в циклоне сопротивление сильно зависит от степени закрутки потока в нем, расчетную сетку в месте расположения вихря нужно делать достаточно мелкую - особенно поперек вихря (вдоль вихря ячейки можно немного растянуть для экономии памяти и времени счета). То есть нужно обязательно использовать ручные настройки расчетной сетки. Кроме того обязательно отключите автоматический останов расчета и сами следите за сходимостью (например, если задан расход, можно наблюдать за перепадом давления, а если задан перепад давления, то наблюдать за расходом)

[Изерлонер 3]

Здравствуйте chupal. Разрешите еще пару вопросов. Тем более и моих проектов это касается.

1. Какой смысл лично следить за сходимостью и отключать автоматический останов? Не лучше ли вручную достаточно жестко задать какой-то один (или два в случае необходимости) критерий сходимости по интересующей цели? Включить солвер и пойти заниматься своими делами.

2. Не понятно как регулировать вручную параметры сетки. Тем более задавать какие-то области с более мелкой сеткой, а какие-то с крупной. У меня только один вариант напрашивается - использовать существующие тела, либо создавать новые, включающие интересующую область задавать в них параметры сетки, проще даже автоматически, и отключать эти тела. (disable)

В последнем случае я имею ввиду задание локальной сетки конечно.

[chupal 0]

Здравствуйте chupal. Разрешите еще пару вопросов. Тем более и моих проектов это касается.

1. Какой смысл лично следить за сходимостью и отключать автоматический останов? Не лучше ли вручную достаточно жестко задать какой-то один (или два в случае необходимости) критерий сходимости по интересующей цели? Включить солвер и пойти заниматься своими делами.

2. Не понятно как регулировать вручную параметры сетки. Тем более задавать какие-то области с более мелкой сеткой, а какие-то с крупной. У меня только один вариант напрашивается - использовать существующие тела, либо создавать новые, включающие интересующую область задавать в них параметры сетки, проще даже автоматически, и отключать эти тела. (disable)

В последнем случае я имею ввиду задание локальной сетки конечно.

1. Вы спокойно можете выключить автоматический останов, включить солвер и пойти заниматься своими делами. Возвратившись, проанализировать сходимость и принять решение, останавливать расчет или нет. Просто при автоматическом останове возможна такая ситуация, при которой Вы пришли и увидели, что солвер остановился слишком рано и большую часть времени Вашего отсутствия солвер простаивал.

Кроме того, надо учитывать тот факт, что иногда характер сходимости какой-либо цели может быть обманчивым: вроде интересующие цели все сошлись, но проходит несколько итераций и значение цели может резко измениться и перескочить на новой значение - такое часто бывает, если на цель влияет какой-нибудь медленно перемещающийся вихрь или струя в поле течения - не видя получившейся картины течения, о сходимости судить трудно.

Автоматический останов удобен только в случае серии простых расчетов, когда время на один расчет небольшое. Ну и в этом случая лично я, обычно, предпочитаю провести один-два расчета из серии, посмотреть затраченное количество итераций, а затем задать для других, сходных, расчетов это количество итераций с небольшим запасом и запустить расчет серии. Мне кажется, что так надежнее.

2. Ну, во первых, отключить автоматическую сетку и самим регулировать настройки сетки (при этом сетку, которая предлагается автоматом удобно использовать как начальное приближение). Во вторых, создавать локальные сетки, если Вы считаете, что в какой-либо подобласти сетку желательно измельчить (их можно задавать на отключенных, а также на обычных геометрических объектах).

[SDima 0]

При расчёте циклона задал следующие условия

Вход

Environment Pressure 102325

Выход

Environment Pressure 101325

в General Settings значение по умолчанию. Среда - воздух (температура 428 К) Расчёт прикидочный на сетке 40*100*40.

Смотрю результаты Surface Parameters по средним величинам значений давления на входном и

выходном отверстиях (пробках) получаю перепад давления 797 Па ?????. Средняя скорость по оси Z (совпадающей с входным потоком)

получается по расчёту 22 м/с Честно говоря не понимаю

почему так получается. Ведь был задан определенный перепад при определенной температуре на входе

и выходе плотность потока посчитано верно. Я руководствовался экспериментальными данными для циклона диаметром 2,2 метра.

Пробовал даже включать учёт шероховатости. Результат меняется не значительно. Не могу понять "где собака зарыта" :-))

По указанию к расчётам циклонов Коузова П.А.- нашел, что коэффициент

сопротивления циклона равен 6,7 (с улиткой) Далее по формуле:

перепад давления равен произведению коэффциента сопротивления на отношение плотности потока к квадрату скорости делённое на два получаю при скорости во входном патрубке циклона 19 м/с и плотности 0,8 сопротивление циклона 967 Па (близкое значение перепада к значению которое вводил

в начальных/граничных условиях).

Получается что расхождение по средней входной скорости во входном патрубке составляет 22-19= 3 м/с; а сопротивления циклона 967-797=170 Па!!!!

Причём в результатах решения входная скорость (средняя) 22 м/с если прикинуть по формуле "в столбик" (с учётом плотности 0,8) то получается 1297 Па- т.е. расхождение с расчётом CFW - 500 Па.

Может ли быть этому виной грубая сетка? Я пробовал до 0,5 млн расчётных ячеек. Возможно надо пару миллионов? Или где то кроется другая причина....

Изменено 15 марта 2008 пользователем SDima

[chupal 0]

При расчёте циклона задал следующие условия

Вход

Environment Pressure 102325

Выход

Environment Pressure 101325

в General Settings значение по умолчанию. Среда - воздух (температура 428 К) Расчёт прикидочный на сетке 40*100*40.

Смотрю результаты Surface Parameters по средним величинам значений давления на входном и

выходном отверстиях (пробках) получаю перепад давления 797 Па ?????. Средняя скорость по оси Z (совпадающей с входным потоком)

получается по расчёту 22 м/с Честно говоря не понимаю

почему так получается. Ведь был задан определенный перепад при определенной температуре на входе

и выходе плотность потока посчитано верно. Я руководствовался экспериментальными данными для циклона диаметром 2,2 метра.

Пробовал даже включать учёт шероховатости. Результат меняется не значительно. Не могу понять "где собака зарыта" :-))

По указанию к расчётам циклонов Коузова П.А.- нашел, что коэффициент

сопротивления циклона равен 6,7 (с улиткой) Далее по формуле:

перепад давления равен произведению коэффциента сопротивления на отношение плотности потока к квадрату скорости делённое на два получаю при скорости во входном патрубке циклона 19 м/с и плотности 0,8 сопротивление циклона 967 Па (близкое значение перепада к значению которое вводил

в начальных/граничных условиях).

Получается что расхождение по средней входной скорости во входном патрубке составляет 22-19= 3 м/с; а сопротивления циклона 967-797=170 Па!!!!

Причём в результатах решения входная скорость (средняя) 22 м/с если прикинуть по формуле "в столбик" (с учётом плотности 0,8) то получается 1297 Па- т.е. расхождение с расчётом CFW - 500 Па.

Может ли быть этому виной грубая сетка? Я пробовал до 0,5 млн расчётных ячеек. Возможно надо пару миллионов? Или где то кроется другая причина....

Environment Pressure работает следующим образом: там где поток входит в расчетную область это граничное условие задает полное давление, а где выходит - статическое. Поэтому заданный Вами перепад давления 1000Па фактически интерпретируется как разница полного давления на входе и статического давления на выходе. А Вы, наверняка, измеряете в Surface Parameters статические давления на входе и выходе и считаете их разность.

Что касается отличий расчета от эксперимента, то отличие вполне возможно. Расчет циклона достаточно тяжелая задача, поскольку поток сильно закручен, это выдвигает повышенные требования к солверу, да и используемая модель турбулентности может не совсем правильно дать распределение турбулентной вязкости. Возможно, Вам так и не удастся получить экспериментальное значение перепада, но можно попробовать к нему приблизиться. Попробуйте сделать достаточно мелкую сетку поперек вихря (при этом по длине вихря ячейки можно немного растянуть, чтобы размер сетки получился не очень большим).

[DVS 0]

Вопрос. Как лучше создават модель циклона сборкой или целой деталью? У меня проблема с созданием модели. Не получается создать закрытую модель. Циклон с улиточным входом.

Плюс ещё вопрос. Как задать поток с частицами. И возможно задать поток углеводородных паров различного состава???

[Lektor 0]

Если не секрет, что у вас за задача такая, можно немного поподробней?

Сам я сейчас считаю вихревые, закрученные течения, скоро тоже придется считать циклоны и влагоотделители.

[DVS 0]

Если не секрет, что у вас за задача такая, можно немного поподробней?

Сам я сейчас считаю вихревые, закрученные течения, скоро тоже придется считать циклоны и влагоотделители.

Задача не сложная. Определить перепад давления и эффективность циклонов в реакторе кат. крекнга

[Lektor 0]

Вопрос. Как лучше создават модель циклона сборкой или целой деталью? У меня проблема с созданием модели. Не получается создать закрытую модель. Циклон с улиточным входом.

Плюс ещё вопрос. Как задать поток с частицами. И возможно задать поток углеводородных паров различного состава???

Сомневаюсь что подобную задачу (с частичками и парами углеводородов) удастся решить с помощью Cosmos, необходимо брать более серьезные пакеты STAR-CD или CFX

[DVS 0]

Сомневаюсь что подобную задачу (с частичками и парами углеводородов) удастся решить с помощью Cosmos, необходимо брать более серьезные пакеты STAR-CD или CFX

Думаешь не получится? Просто я видел картинку где был изображ конечный результат такого расчёта. Там было написано что показано движ частиц диам 2 мм. Но по мне это какая то бредятина. Я не знаю сколько длился этот расчет по времени и на каком компе. У меня истечение через отверстие нах в колонне считает по 2 часа при самой грубой точности. А тут целый циклон да и еще с частицами. Но мне поставили такую задачу

[SDima 0]

Есть экспериментальные данные по эффективности очистки газо от пыли в циклоне ЦНС-8 при электрокрекинге метана. (Пути интенсификации процессов сажеулавливания А.Ю. Вальдберг и др. ЦНИИТЭнефтемаш Москва 1970 г. ) Так вот эффективность улавливания циклона для такой пыли (медианный диаметр 0,03 мкм) составила 31% - столь высокая эффективность улавливания для такой пыли - авторами объясняется хорошей коагуляцией (имевшей место в данных экспериментах). А вообще в таких схемах применяют 4 последовательно расположенных циклонв!!!!!!! Причём их суммарная эффективность 90-95%.

Теперь что касается моделирования в CFW. Выложите Вашу модель где не получается создать расчётную область. Может чем смогу помочь. У меня SW SP04. Циклон лучше делять как сборку из частей. В таком случае на отдельных элементах можно задать различные условия прилипания или упругого отскока частиц пыли при анализе частиц. К сожалению в CFW пока не возможно посчитать массовый расход частиц по сечениям или на поверхности. Пакет предусматривает задание определенного диаметра частиц (фракции) и условия прилипания (к конкретной стенке) и производит их расчёт по принципу прилипло; проскок; конец жизненного цикла (там еще задается время жизни частицы).

Коагуляция же в данном пакете не представлена. Я лично в данный момент пытаюсь освоить расчёт циклонов в FV. Если есть у кого опыт буду рад если кто поделится.

[mahp 0]

DVS, случайно не для Саратовского предприятия?

А тут целый циклон да и еще с частицами. - нет разницы, есть размер и свойства сетки. CFW 2009 считает заметно быстрей и хорошо держит многопроцессорность.

применяют 4 последовательно расположенных циклонв!!!!!!! - это было раньше.

Знает кто предприятие Салаватнефтемаш?