Перейти к публикации

Тепло-механический анализ холодного газопровода, проходящего через талик под руслом реки.


Рекомендованные сообщения

Доброго времени суток, уважаемые форумчане!

У меня стоит задача построения тепло-механической модели прохождения холодного газопровода через талик (оттаявший грунт) под руслом реки в условиях вечной мерзлоты, собираюсь реализовать в Ansys 12.1, насколько понимаю, все возможности у нее для этого есть.

Сразу хочу сказать, так как программу начал изучать с нуля, надеюсь на вашу помощь и снисходительность при моей некомпетентности.

Для начала хочу немного поподробнее обозначить задачу и ее цель.

На (РИС.1) схематично изображена данная ситуация:

Изображение

РИС.1

Таким образом, так как температура окружающей среды сезонно изменяется, изменяется и температура газопровода.

В результате этого в зоне прохождения талика вокруг трубы зимой происходит промерзание, а летом оттаивание, это напоминает распространение вол воды (кольцами), когда в нее что-то бросаешь.

Кольца чередуются (оттаявшее, промерзшее) и с течением времени каждое кольцо радиально удаляется от трубы (РИС.2).

Изображение

РИС.2

Этот процесс оказывает механическое воздействие на трубу и ее устойчивость, т.к. при промерзании грунт расширяется, соответственно при оттаивании сужается, это собственно и являются целью моделирования.

Первый вопрос, которым я задался, какой модуль ANSYS применять, так как предстоит решение совместной задачи (тепло-механической) думаю что подойдёт Multyphysics, поправьте если не прав.

Так же читал про WB, который как я понял объединяет в себе многие классические модули, только вот не ясно, возможно ли с помощью него осуществить данное моделирование? :confused_1:

Материала в интернете по ANSYS достаточно много, и я конечно уже начал кое-что изучать, но буду очень благодарен если кто-нибудь посоветует с чего лучше начинать в моем случаи.

На последок хочу сказать, что срок реализации установлен в 3-4 месяца.

Спасибо за внимание, с нетерпением жду ваших ответов и вопросов! :helpsmilie:

Изменено пользователем DonAntonio
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах


Начал вплотную изучать WB 12.1, решено делать модель на нем.

А здесь никто ничего не отвечает. :closedeyes:

Что-то не так в теме?

Изменено пользователем DonAntonio
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Начал вплотную изучать WB 12.1, решено делать модель на нем.

А здесь никто ничего не отвечает. :closedeyes:

Что-то не так в теме?

Ваши вопросы очень неконкретны. Обычно на форуме помогают с конкретными вопросами, типа не получается то-то, как реализовать это и т.п. Из сообщений можно судить о том, что у Вас весьма небольшой опыт в области CAE. Тогда и начинать надо с МКЭ, почитайте литературу (Сегерлинд например очень подходит для начинающих), поизучайте хелп ансиса, попробуйте порешать какие-то простые задачи. Связанные задачи, как у Вас - не фунт изюма. Почти уверен, что за 3-4 месяца Вы ее не сделаете.

P.S. Исправьте грамматические ошибки на рисунке 2, сразу режут глаз. Плохо что в Компасе нет проверки орфографии.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Зачётные ресунки. Я сразу-то как-то и не разглядел.

"Промерший" и "Промерзший" - сначала помер, потом промёрз? Кого хороним? :clap_1:

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

"механическое воздействие на трубу и ее устойчивость, т.к. при промерзании грунт расширяется, соответственно при оттаивании сужается" - при замерзании кольцо вокруг трубы увеличивается из-за фазового перехода в воде, следовательно, давление на нее уменьшается. Это эквивалентно нагреванию тела в сплошной среде. Задачу удобно переформулировать как тепловую. Но вообще трубе ничего не грозит если ничего не произошло когда ее закопали. Замерзание будет только снижать нагрузки на нее :)

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

при замерзании кольцо вокруг трубы увеличивается из-за фазового перехода в воде, следовательно, давление на нее уменьшается. Это эквивалентно нагреванию тела в сплошной среде. Задачу удобно переформулировать как тепловую. Но вообще трубе ничего не грозит если ничего не произошло когда ее закопали. Замерзание будет только снижать нагрузки на нее :)

Очень даже грозит, причем со 100% вероятностью.

Вы наверное немногое знаете о механике вечномерзлых грунтов, раз так говорите.

Но за ответ спасибо! :rolleyes:

Изменено пользователем DonAntonio
Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Зато я знаю о механике, а Вы хотите применить ее к своим грунтам. Насколько понимаю, при фазовом переходе в твердое состояние объем увеличивается. Это то же самое, что происходит при нагревании твердых тел. Дырки при этом становятся больше. Например пучинистые грунты то есть с водой при замерзании начинают давить примерно 6 тонн на кв.м, насколько помню , на фундамент, потому, что увеличиваются в размерах.

Когда хотят получить прессовую посадку, то часто или охлаждают охватываемую деталь, но тут возможности ограничены абсолютным нулем, или нагревают охватывающую, тут больше возможностей.

Например, если прогреть автогеном лист с дыркой, то диаметр дырки увеличивается в зависимости от коэффициента линейного расширения, это легко проверить на модельной задачке. В Вашем случае линейное расширение из-за фазового перехода в твердое состояние. А так механика та же самая...

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Давление 6 тысяч тонн на кв.м. сложно назвать безопасным! :smile: А вы говорите, ничего не грозит.

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Давление 6 тысяч тонн на кв.м. сложно назвать безопасным! :smile: А вы говорите, ничего не грозит.

"давить примерно 6 тонн на кв.м" - надо быть расчетчику повнимательнее :)

Похоже в Вашем случае будет неравномерная нагрузка которая обычно приводит к всплытию закопанных резервуаров, но в таком случае нет смысла говорить о неустойчивости оболочки, просто деформации под действием нагрузки, ее и стоит поискать.

Ну а как проверить устойчивость оболочки описано в книжке Басова, синей с танком на обложке :)

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Относительное изменение объема при плавлении -8.3% разделите на три чтобы свести к линейной и пересчитайте пропорционально объемным долям воды в грунте. Потом отобразите по подобию на тепловую и смоделируйте. В классическом Ansys можно все за полдня проделать не напрягаясь и посмотреть. :)

Вот интересный факт из истории : Гадолин в 1861 году обжатие стволов пушек начал делать с помощью нагретых колец. Остывая кольца обжимали ствол создавая в нем напряжения сжатия.

У Вас наоборот замерзая кольца увеличатся и разгрузят трубу :)

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

Спасибо за ответ!)

В данный момент вплотную изучаю WB.

Как только будет что показать или спросить по теме выложу!

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Обратите внимание на тот случай, когда кольцо уже протаяло со стороны реки, тогда сжатый слой льда начнет расширятся и давить на трубу. Это примерно как трещина и труба в ее вершине. Только наоборот не растяжение, а сжатие.

Надо дать льду мерзлоты "дышать", для этого можно обернуть трубу например пенополиэтиленом, он влагу не впитывает, туристы на ковриках давно проверили :)

Можно напылить пенополиуретан испанский и него есть морозостойкое исполнение. Например <noindex>http://www.polymerks.ru/</noindex>

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
  • 1 месяц спустя...

:helpsmilie:

Здравствуйте!

Никак не могу понять, как организовать фазовый переход грунта в WB.

Во первых, не понятно каким образом задается его скрытая теплота, не говоря уже о расширении и сжатии объема при фазовом переходе.

Использую нестационарный тепловой анализ, из всех свойств материалов, как я понял, задаются только плотность, теплопроводность и теплоемкость.

Нашел пример в классическом Ансисе, там скрытая телота задается через энтальпию, но в WB ее как я понимаю нет.

Помогите разобраться пожалуйста, очень хотелось бы увидеть пример по фазовому переходу!!!

Может кто-нибудь сталкивался с моделированием фазового перехода в WB, не могу найти не одного примера по этому случаю. Очень буду благодарен за любую информацию.

Заранее спасибо!!!

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Вот пример по фазовому переходу.

Mech-HT_13.0_WSA1_Phase_Change.pdf

Mech-HT_13.0_Appendix-A_Advanced.pdf

Спасибо огромное, а то я уже думал это не возможно в WB и придется все сначала на классике воспроизводить, буду переводить и разбираться.

Заранее поинтересуюсь, а объемное расширение и сжатие при фазовом переходе в WB можно будет реализовать, когда с температурами разберусь?

Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
  • 1 месяц спустя...

Здравствуйте!

Для начала опишу модель.

1. Расчет в Ansys WB 12.1

2. Нестационарный тепловой анализ (Transient Thermal).

3. Используется два материала:

а) материал для трубы: структурированная сталь (Structural Steel) с характеристиками:

плотность (Density): 7850 [kg m^-3]

теплопроводность (ITC): 60,5 [W m^-1 C^-1]

теплоемкость (Specific Heat): 434 [J kg^-1 C^-1]

б) материал для грунта:

плотность (Density): 2000 [kg m^-3] (суммарная т.е для влажного грунта)

теплопроводность (ITC): талого 1,52 [W m^-1 C^-1]

мерзлого 1,64 [W m^-1 C^-1]

теплоемкость (Specific Heat): талого 768 [J kg^-1 C^-1]

мерзлого 544 [J kg^-1 C^-1]

4. Геометрия модели

Труба: наружным диаметром =720 [мм], толщина стенки 10 [мм]

Расстояние от дна реки до оси трубы 2200 [мм]

Изображение

5. Сетка

размер сетки грунта 0,1 [м] :

Изображение

6. Нагрузки

Начальная температура 3 [C]

Температура реки постоянна 3 [C]

Температура трубы меняется раз в месяц, соответственно 12 раз в год:

-28; -26,9; -22,8; -15; -5,9; 5,1; 13,2; 10,5; 3,8; -8,2; -21,1; -25,6

Фазовый переход учитывается через задание энтальпии:

Изображение

Расчет необходимо выполнить на 30 лет.

Вот собственно и все.

:helpsmilie:

Вопросы:

1. Подскажите пожалуйста как правильнее организовать шаги нагрузки и под шаги.

В данный момент я сделал так 720 (360 месяцев в 30 годах) шагов:

1 шаг

Изображение

2 шаг

Изображение

3 шаг

Изображение

4 шаг

Изображение

и т.д. (2592000 секунд в 1-месяце)

На сколько это правильно, и как нужно сделать на Ваш взгляд?

2. Возможно ли как-то настраивать параметры сохраняемого в *.avi ролика, его качество

и т.д.?

Буду премного благодарен за любые поправки и дополнения, с радостью отвечу на любые вопросы!

Заранее спасибо!!! =)

Изменено пользователем DonAntonio
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

    • Heroend
    • ДОБРЯК
      А выкинуть строчку и столбец  это не закрепление? :=)
    • nicomed
      @Kelny  То что,Вы, описали это варианты, а как я понял, @Евдоким Жаркий требуется именно комплекты. Как я понимаю различие: Балка может быть и катанного профиля или гнутого, но она может быть только одна. - это варианты , и, они, не исключают комплекты сменных частей. А, к примеру у заказчика есть три домкрата, и, в процессе эксплуатации зацепа, в разных ситуациях, может использоваться разный тип домкрата. У каждого домкрата свое посадочное место, и для него уже заказчик, будет менять пятки зацепа. Т.е. у него их (пяток) столько, сколько типов домкратов. И это у же комплекты сменных частей. Резюмируя - варианты это еще на уровне изготовителя, а комплекты на уровне заказчика (эксплуатации).       
    • maxx2000
      пусть так это тебе и продолжает казаться, для меня например всё ясно как божий день. Есть вещи которые требуют понимания. Я не ставлю своей задачей выдать набор кнопок, а лишь указать возможный вектор решения задачи. Артас обрабатывает по нормали к элементу(поверхности), а надо обрабатывать вдоль оси Z РП элемента которая должна совпадать с осью Z станка. Он намного ближе к понимаю 5 осевой обработки чем может казаться со стороны.   а зачем его разворачивать? разворачивать надо с конкретной целью. Боком режет, и пусть себе режет.
    • Heroend
      Добрый день! Сел за изучение FS и решил смоделировать настоящую АВО типа БАВО-К. В процессе были некоторые проблемы, но все решалось постепенно. Однако, так и не смог исправить одну ошибку, которая портит весь расчет. Ахиллесовой пятой моего моделирования стала 3-х ходовая теплообменная секция АВО, при входных данных P=3,2 МПа, T газа = 160 С (взятых с работающего оборудования) расчет заканчивается досрочно, с ошибкой "Твердое тело расплавилось". Во время самого расчета система набирает безумное давление (смотрел по дополнительному окну), причем как только я не игрался с расходом, динамика ошибок остается та же.  Может кто-то подсказать из-за чего может быть такая проблема?  
    • Jesse
      скорей всего ДК - это какое-то "общее" требование для всех роторных машин, где есть вал..) вот и копипастят, сами не пойми чего. Ну я уже на 90% уверен, что ДК - это про гироскопику, когда достаточно большой диск кренится вдоль оси и создаёт "гироскопику" - момент, которые гнёт вал и искажает частоты. Наблюдается две ветви - т.н. "вилка". Если эти гироскопич-е эффекты пренебрежимо малы, то это уже не ДК, а просто зав-ть СЧ от оборотов..) Пока так.   да там и от скорости вращения ротора должна зависеть added mass; когда замедляется/ускоряется, везде разная масса получится.  Интересно, а можно из эксперимента определить added mass? ну типа тот же ротор постепенно разгоняешь, и смотришь как меняется основная акустическая мода по времени..
    • Orchestra2603
      @ДОБРЯК: Решил вашу задачку с одним элементом без факторизации...   Частоты:     Формы:  
    • vanek77777
      Вышли проект maxx2000, пусть покажет на практике как надо. А то он мастер размытых ответов) Иногда почему-то Кличко вспоминается, тот что мер Киева) Заодно я и может другие чему новому научимся) Прочитал несколько раз, вот ничего не понятно. Ради бога вышлите ему проект. Мне прям интересно, что имелось ввиду в этом послании
    • Orchestra2603
      Много делал расчетов для общей вибрации корпуса судна. Так вот мы просто вокруг корпуса делали объемную сетку и "заливали" ее элементами акустической жидкости (т.е. из степеней свободы только давление). Получался типа такого параллелипепеда из воды. В тех элементах, которые граничат с конструкции, там нужно включать расширенные набора степеней свободы (давление и еще пермещения), чтобы обеспечить совместность. Если объем достаточно большой, так что в модальнике видно, что на нектором отдалении от границ параллелепипеда давления падают, то размер этот параллелепипеда не влияет на частоты/формы. Знаю, что еще есть всякие полубесконечные специальные элементы, где на одной из граней можно сразу задавать асимптотические условия на бесконечности, но я такими не пользовался сам, так что не знаю, как оно работает. Еще надо понимать, что из-за вот этих интерфейсных элементов жидкости пропадает симметрия матриц, так что там есть еще вычислительные особенности для модальника.   Надо еще понимать, что для разных видов движений (т.е. по сути для разных форм колебаний, если мы говорим о вибрации) присоединенная масса будет отлисчаться. Существует,например, формула для присоединенных масс для поступательного движения циллиндра. И там для бесконечного объема жидкости вокруг циллиндра. Но понятное дело, что это не совсем то, что нужно.    Вообще, что касается гидродинамики (если она там есть), то это вообще отдельная история. Если объем там внутри насоса замкнутый (насколько я понимаю), и скорости существенные, то там куча всякого интеренсого может проиходить. Если прям есть задача или желание заморачиваться, то надо бы тогда и CFD посчитать. Представьте себе... Совсем недавно имел дело с расчетами динамики опорной конструкции для оффшорного ветрогенератора. И там под Cambell diagram они как раз имелли ввиду примерно такой же график!  По оси x - частота вращения, по оси y - частоты.  Там строят графики для частот возбуждения разных порядков (1P, 3P, 6P, ...), которые (ясен пень!) линейны относительно частоты вращения ротора. Еще рисуют горизонтальные прямые, которые соответствуют каким-то собственным частотам и ращным самым формам... Получается картинка, очень похожая на вашу! Я всегда считал, что Campbell diagramm - это про динамическую неустойчивость при вращательном движении. А тут вот - нет! Короче.. Всегда хорошо уточноить у заказчика, что конкретно они хотят получить. Очень может быть, что вам и не нужно сильно заморачиваться. 
    • Говорящий Огурец
      Да, как-то так это и работает. На сколько я помню, "слепки" станка можно делать упрощенные и полные. И заставить работать Sinutrain - та еще задачка...
×
×
  • Создать...