Прорыв баллона

[KSVSVK 6]

Требуется провести прочностной расчет бронекамеры для пневмоиспытаний баллонов.

Знаю, что пневмоиспытания -- глупость, но задача сформулирована не мной.

Заданы размеры камеры и баллона высокого давления в ней. Предварительный прочностной анализ баллона показывает, что наиболее вероятен отрыв плоского днища.

В качестве модельной задачи беру моделирование пневмоудара при "исчезновении" днища баллона. Как поставить подобные ГУ?

Задаю в качестве подобласти внутненность баллона с повышенным давлением (100 атмосфер) и давление в 1 атмосферу внутри камеры. Задача внутренняя. Какое граничное условие надо поставить со стороны "исчезнувшего" днища?

Есть только давления, ни массовый расход, ни скорости неизвестны.

[kristeen 355]

Максимум, что Вам даст моделирование в FlowSimulation, это мгновенную скорость истечения воздуха из баллона и силу, действующую на баллон. Но это проще посчитать вручную, т.к. точность здесь не сильно важна) Можно будет найти скорость, с какой баллон прилетит к ближайшей стенке. А дальше уже функционала Cosmos и FloWorks не хватит, чтобы посчитать дальнейшее -- как баллон или его осколки пробивают/пытаются пробить бронекамеру. Для таких расчетов используют LS-Dyna и Autodyn. И самой большой сложностью будет правильно задать свойства материала бронекамеры -- неоткуда взять их.

Я б на Вашем месте просто поискал бы какие-нибудь рекомендации для проектированию подобных бронекамер..

PS: пришло в голову, что безопаснее заправлять баллоны днищем вверх. В случае чего, в полет отправляется сравнительно легкое днище, а не вся махина, разгоняемая выходящим кислородом.

[KSVSVK 6]

Максимум, что Вам даст моделирование в FlowSimulation, это мгновенную скорость истечения воздуха из баллона и силу, действующую на баллон.

Фактически мне требуется смоделировать процесс выравнивания давлений в баллоне и камере после убирания днища. Известны только объемы и давления.

[kristeen 355]

Во FloWorks'е такого как бэ не предусмотрено.. Можно попробовать обойти это, смоделировав закрытый баллон с давлением, а потом использовать эти данные как начальные условия для расчета баллона без дна. Попробовал на 2D задаче -- вначале все более-менее, но потом начинается бредятина. И шаг по времени нужно довольно маленький ставить, от него многое зависит.

Прикладываю анимацию и пробный расчет. Нужно сначала просчитать конфигурацию "1", так как "2" использует данные "1". Время, показанное в анимации = 1,9e-5 sec. SW2012

Вопрос: зачем это считать? Давление в камере после взрыва баллона можно определить через PV=const.

part_1.rar

anim_tank.rar

[Bonusfrag 104]

В одной ветке <noindex>баллоны греют </noindex>, в другой им донышки отрывают. Жуть.

Какой-то препод раздал курсовых? (это ответ на Вопрос: зачем это считать? )

По теме: во FlowVision есть подвижное тело. Т.е. берете камеру, берете баллон (с массой, моментами и пр.), берете донышко (заранее оторванное и плотно прилегающее).

Ставите в баллоне условия (P, T) из просто расчета баллона при нагреве - в качестве начальных.

Далее у вас как-то полетят донышко и баллон. С точки зрения газодинамики и динамики полета тел в гравитационном поле проблем не будет.

Будет долго считать. На домашнем ПК - максимум можно 2D (к.м.к.) сделать.

А в этом пакете (SW Flow Simulation) - можно то же самое, только без донышка и движения твердых тел, как описано выше у kristeen

Баллон без дна. В нем НУ = результат другого счета. Проблема возникнет, если там число Маха превысит 10.

Т.е. попробовать можно, но давление лучше сначала ставить поменьше для пробы.

[HFL 34]

Предварительный прочностной анализ баллона показывает, что наиболее вероятен отрыв плоского днища.

Я конечно не знаю что у вас за баллон но предварительный анализ прямо противоречит известной "задаче о сосиске" им. Академика Капицы

PS: По моему опыту баллоны рвутся по внутренним трещинам кои могут иметь совершенно произвольное направление.

PPS: Обычно испытания баллонов высокого давления (когда есть риск его разрушения) проводят в бассейне, заполненном водой, чтобы минимизировать ущерб от разлёта осколков.

Или у вас задача не собственно испытания баллона а разработка камеры для имитации его разрыва именно в атмосфере с целью оценки ущерба ?

[KSVSVK 6]

PS: По моему опыту баллоны рвутся по внутренним трещинам кои могут иметь совершенно произвольное направление.

Данный стык -- самое нагруженное место в баллоне.

PPS: Обычно испытания баллонов высокого давления (когда есть риск его разрушения) проводят в бассейне, заполненном водой, чтобы минимизировать ущерб от разлёта осколков.

Об этом говорилось во второй строке моего исходного поста. Так сформулировал задачу заказчик. Это не учебный пример. Причем тем же заказчиком оговорен инструмент расчета.

Изменено 26 декабря 2012 пользователем KSVSVK

[HFL 34]

Об этом говорилось во второй строке моего исходного поста. Так сформулировал задачу заказчик. Это не учебный пример. Причем тем же заказчиком оговорен инструмент расчета.

Фактически мне требуется смоделировать процесс выравнивания давлений в баллоне и камере после убирания днища.

У вас что, камера герметична и будет нагружаться только избыточным давлением из баллона ?

Зачем вам тогда процесс ?

Какое граничное условие надо поставить со стороны "исчезнувшего" днища?

То есть у вас задача типа ударной трубы но с хитрой формой полости и вы считаете нестационарное поле давления внутри сей полости ?

В этом случае ваше днище это аналог мембраны в УТ и там никагого ГУ нет, просто в начальный момент времени с одной стороны этой мембраны задаётся давление 100 ата а с другой 1 ата

[KSVSVK 6]

У вас что, камера герметична и будет нагружаться только избыточным давлением из баллона ?

Именно так и есть. Разобрался с параметрами. Остался последний вопрос:

Расчет показывает, что число Маха растет до 1.5, а потом падает до 0. Надо ли устанавливать опцию High Mach Number?

[kristeen 355]

Вроде как High Mach Number нужна для учета сжимаемости газа.

Ничто не мешает сделать два расчета -- с опцией и без нее. По-моему, в обоих случаях FloWorks считает лажу (сужу по своему 2D примеру). К тому же со включенной опцией FW требовал очень мелкого шага по времени, ~1e-7sec.

Вы хоть покажите, что у вас получилось. И что вы хотели получить от расчета)

[MotorManiac 130]

По-моему, в обоих случаях FloWorks считает лажу (сужу по своему 2D примеру).

А как вы в 2д решали ? оно ведь баллон а не бесконечная щель скажем, может поэтому некорректное решение получилось.

[HFL 34]

А как вы в 2д решали ? оно ведь баллон а не бесконечная щель скажем, может поэтому некорректное решение получилось.

Осесимметричная постановка вполне себе 2D

[MotorManiac 130]

Осесимметричная постановка вполне себе 2D

Что то я не уверен в этом. Осесимметричная - это обсчет четверти пространства (половины). А два Д это плоская задача, поперек может быть и 1 ячейка сетки для расчета.

[HFL 34]

Что то я не уверен в этом. Осесимметричная - это обсчет четверти пространства (половины). А два Д это плоская задача, поперек может быть и 1 ячейка сетки для расчета.

Запись уравнений Навье-Стокса в осесимметричной 2D постановке (тангенциальные скорости равны нулю)

[MotorManiac 130]

А ну может быть и так

[HFL 34]

Просто разработчики часто экономят на 2D коде (который надо тоже поддерживать). По идее 2D можно с некоторой степенью точности посчитать и на 3D коде задав специальные ГУ по третей координате поэтому многие (но не все) пакеты идут только как 3D. Например у того же Fluent-a есть как 3D так и нативный 2D решатель а у CFX только 3D.

[kristeen 355]

А как вы в 2д решали ? оно ведь баллон а не бесконечная щель скажем, может поэтому некорректное решение получилось.

Решал как бесконечную щель. В FW нету осевой симметрии, только четверть можно считать -- правильно заметили.

Пример выше, сообщ. #4. Появляются пульсации, которые отражаются от стенок камеры слишком долго и слишком нереалистично. Окончательный результат -- давление в камере -- слишком чувствительный к выбору шага по времени. Меняется в разы. Вот это мне странно.

Просто, кажется, раз в FW нету стандартных средств для решения задач с изменяемым типом ГУ, то не стоит его и мучить.