Flow Simulation. Отрицательное давление в трубке Вентури

[Le_on 17]

Уважаемые, кто сталкивался с подобным и как выйти из положения?
Решатель пишет про обратный поток, оно логически понятно, что жидкость будет двигаться в место с меньшим давлением, но это если нет потока со входа на выход. Граничные условия: входное даление - 0,5 МПа, давление на выходе - атмосферное.
Заранее спасибо за ответы

[a_schelyaev 371]

Скорости бы еще вывели.

[Bonusfrag 104]

Уважаемые, кто сталкивался с подобным и как выйти из положения?

Решатель пишет про обратный поток, оно логически понятно, что жидкость будет двигаться в место с меньшим давлением, но это если нет потока со входа на выход. Граничные условия: входное даление - 0,5 МПа, давление на выходе - атмосферное.

Заранее спасибо за ответы

думаю, что задача недоопределена: огласите другие параметры, опишите на словах - что хотите сделать / получить.

Что за форма - это сопло? какое Число Маха ожидается?

 

Отрицательное давление - это давление относительно опорного, скорее всего. Имейте это ввиду. 

[Degen1103 25]

Если вода - то запросто м.б., указывает на кавитацию.

[flow 2]

Скорее всего на выходе имеется обратный ток из-за отрыва потока в сопле, если так, то нужно отодвигать выходную границу. Приведите картинку с линиями тока или векторами скорости.

[Degen1103 25]

По уравнению Бернулли какое давление в минимальном сечении?

[Le_on 17]

Спасибо за отклики, постараюсь все учесть и предоставить больше информации.

Но пока Бобик сдох. Как только хочу создать какой-либо объект из дерева результатов (сечение, траектории, график, поверхности и пр.), Солид 2015 вырубается. 
Попробую на 2012 

З.Ы. Объект исследования - труба Вентури. Из ГОСТ 23720-79 Трубы Вентури. Технические условия. Диаметр узкой части - 50 мм., широкой части - 75 мм., конфузор - 21 градус, диффузор - 14 градусов

Если вода - то запросто м.б., указывает на кавитацию.

Кавитация есть это точно

[Le_on 17]

Насчет числа Маха, то не уверен, что его здесь можно точно определить. Ведь если есть кавитация, то скорость звука в среде меняется значительно в зависимости от поперечного сечения потока.

[Bonusfrag 104]

Насчет числа Маха, то не уверен, что его здесь можно точно определить. Ведь если есть кавитация, то скорость звука в среде меняется значительно в зависимости от поперечного сечения потока.

мне показалось, что тут газ будет. А тут жидкость.

Тогда надо задавать расход(первое гу)+давление(второе гу) - будет надежнее.

 

Выложите распределение скорости потока.

[ccc44 53]

Уважаемые, кто сталкивался с подобным и как выйти из положения?

Граничные условия: входное даление - 0,5 МПа, давление на выходе - атмосферное.

Заранее спасибо за ответы

В SW FS не может быть отрицательного давления. Но при таких нереальных ГУ - неудивительно. Расчет СУ, в т.ч. трубок Вентури проводится по ГОСТ 8.563.3

[Degen1103 25]

Ну естественно, всё прекрасно считается по уравнению Бернулли, ну м.б. - с потерями, задачка из общего курса гидравлики.

Разве что автора действительно интересует число Маха, которое в пузырьковой среде ведёт себя чрезвычайно интересно. Но двухфазные потоки SWFS не считает (не знаю, правда, что там за кавитация такая в общих настройках - проверка на запас?).

[ccc44 53]

Трубка Вентури, как и другие суживающие устройства, применяется для точного определения массового расхода в трубопроводах круглого сечения. Разность полного давления на входе и выходе определяется исключительно гидравлическими потерями в сужении и составляет тысячные доли процента. 5 атмосфер составлять она никак не может. Вот примерно реальная картина течения (вода):

[Le_on 17]

Трубка Вентури, как и другие суживающие устройства, применяется для точного определения массового расхода в трубопроводах круглого сечения. Разность полного давления на входе и выходе определяется исключительно гидравлическими потерями в сужении и составляет тысячные доли процента. 5 атмосфер составлять она никак не может. 

Да, Вы правы, если эта трубка используется для измерения. 

Но в случае использования трубки, например в эжекторах, разница давлений на входе и выходе - существенная и может составлять и пять и больше атмосфер.

[Le_on 17]

Спасибо всем за ответы, натолкнули меня на реализацию новых разных вариантов. 
Я решил начать исследование с более простого варианта - классической трубки Вентури и потом, обыграв все на ней, перейти уже к исследованию более сложной системы струйного насоса. Но так как FS отказался работать с трубкой (может из-за обратных перетоков в самой трубке, или из-за мной некорректно заданных начальных условий), я смоделировал систему струйника, который реализован в металле, и довольно успешно работает.
Проблема осталась - отрицательное давление при моделировании тоже имеет место быть. Вот сканы. Уже более полные:
 

[Degen1103 25]

Ну ясно, в первую очередь см. "Струйные аппараты" Зингера и Соколова, а в последнюю - SWFS. На коэффициент эжекции водоструйника сильно влияет расстояние от сопла до входа в камеру смешения, подбирается опытным путём. Длинный участок сопла малого диаметра совершенно не нужен, только большие лишние потери из-за высоких скоростей. В общем, посмотрите нормальные конструкции. И разберитесь пжл с уравнением Бернулли и кавитацией.

Изменено 16 января 2015 пользователем Degen1103

[ccc44 53]

Но в случае использования трубки, например в эжекторах, разница давлений на входе и выходе - существенная и может составлять и пять и больше атмосфер.

 

 

В SW FS для расчета истечения используйте тип анализа:

Тогда, может быть, получите струю:

Только, как вам уже говорили, лучше задавать расход на входе (разумный) и давление на выходе.

[Le_on 17]

Ну ясно, в первую очередь см. "Струйные аппараты" Зингера и Соколова, а в последнюю - SWFS. На коэффициент эжекции водоструйника сильно влияет расстояние от сопла до входа в камеру смешения, подбирается опытным путём. Длинный участок сопла малого диаметра совершенно не нужен, только большие лишние потери из-за высоких скоростей. В общем, посмотрите нормальные конструкции. И разберитесь пжл с уравнением Бернулли и кавитацией.

Да понятно, что конструкции разные и расстояния тоже разные, но вот именно такая конструкция нормально работает. По показаниям манометра на агрегате, рабочее давление около 60 атм, коеффициент инжекции, определенный опытным путем - около 0,3. Стоит задача - промоделировать то же самое в SWFS.

Но вопрос с отрицательным давлением так и не решен пока.

[Degen1103 25]

60 - это очень много. Гомогенизатор?...

В любом случае бессмысленные потери в сопле - аппарату не на пользу, лемнискату смело можно (и нужно!) укоротить до сечения, где у Вас жёлтенькая зона. Обычное коническое сопло тоже неплохо работает.

 

Непонятно, что Вас смущает. Отрицательное давление однозначно указывает (если всё остальное верно) на кавитацию. При таком небольшом отношении площадей водоструйный эжектор вполне может работать в кавитационном режиме (которого в упомянутых гомогенизаторах добиваются специально). Насколько известно, SWFS двухфазные потоки не считает, и моделирование высокоскоростного полидисперсного пузырькового течения - ещё та задача! Впрочем, я почти уверен, что в Вашем случае вполне можно обойтись банальными уравнениями энергии и импульса, а главное - опытными характеристиками водоструйных эжекторов.

 

Если же стоит задача именно смоделировать - то Вам правильно советуют: подбирайте такие граничные условия, чтоб не кавитировало. Хотя в настройках проекта есть флажок "кавитация" - не знаю, для чего служит. М.б., держит постоянное P = Ps, если давление опускается ниже Ps?... Если разберётесь - расскажите, пжл! 

 

_________________________________________________________

...Хотя нет, похоже, всё весьма серьёзно:

 

Гибридная технология для изотермической кавитации

Для разрешения гидравлических (изотермических) проблем кавитации введен новый гибридный метод. Гидравлическая (изотермическая) кавитация возникает в потоках жидкости, когда давление падает ниже критического уровня. В результате часто возникает сверхзвуковой поток в двухфазных зонах кавитации. Для разрешения подобных проблем гибридная решающая программа использует как несжимаемые (зона жидкости), так и сжимаемые компоненты (двухфазная область). Гибридный метод автоматически использует нужный подход в зависимости от режима потока. Он применяется только к изотермической кавитации.

Изменено 16 января 2015 пользователем Degen1103

[Bonusfrag 104]

Насколько известно, SWFS двухфазные потоки не считает

 

ссылка

Q: Can FloEFD deal with phase transfer? What about supersonic flow - shock waves and other complex flow fields?

A: FloEFD can handle cavitation in liquids using a homogeneous equilibrium model, and has specific models for water and steam, including volume condensation.

A: Supersonic flows: Yes, including transonic and hypersonic flows with related physical effects

 

скорее всего где-то надо галочку поставить, чтоб учитывалась.

[Le_on 17]

Спасибо за ценные советы, все учту и обязательно сообщу результаты, вдруг еще кому интересно будет   
Degen1103, это струйный насос для освоения нефтяных скважин. Как гомогенизатор тоже себя неплохо показал. Очень качественно смешивает химические растворы, и да, Вы снова правы, что в таком случае кавитация только на пользу.
Я хотел смоделировать сначала то устройство, которое реально работает, а потом его модернизировать на уровне модели, длинное сопло тоже давно колет глаз, плюс поиграться геометрическими параметрами руки чешутся. А потом уже стенд делать. та же 3Д печать здесь очень поможет.
Насос для подачи жидкости использовался НЦ320. Трехплунжерный с диаметром плунжера 127 мм. Там номинальная подача - 6 л/с. Поэтому и давления на входе в конфузор такие. 
А смущает аномальные значения давления - отрицательные. Наверное действительно выходом будет подбор граничных условий исходя из пока расчетов с помощью ур-я Бернулли. 
Я так понимаю, ноль на графике, это касательно избыточного давления?
Насчет двухфазных потоков, где-то я видеоролик видел, пока не разобрался, но автор утверждает, что можно посчитать.