Определение перепада давления на чистом фильтре (FS)

[simbir86 0]

Здравствуйте! Прошу помочь в решение проблемы расчета перепада давления на фильтре используя свойство пористой среды.

Изменено 9 ноября 2015 пользователем simbir86

[eatokar 7]

Продолжение:

[Degen1103 25]

А действительно ли фильтроэлементом является тонкая цилиндрическая обечайка? Обычно фильтрующий материал вкладывают внутрь перфорированного корпуса: бумажную гармошку сворачивают (чтоб увеличить поверхность), либо полностью заполняют ватой какой-нибудь... В этом случае можно пренебречь сопротивлением отверстий корпуса, и сделать пористым сплошной цилиндр. Мне так кажется.

[Degen1103 25]

Про фиктивные элементы ничего не понял. Причём тут какое-то параллелепипедальное тело? Нужен перепад давлений до фильтра и после него, т.е. по разные стороны цилиндра (если он действительно является фильтром).

[eatokar 7]

Задача мне поставлена конкретная: продуть через перфорированную обечайку.

Тут еще вопрос есть: правильно ли указаны граничные условия? Система работает под давлением 1МПа. На входе указываю расход 7,5 м3/с с давлением 1 МПа, а на выходе - давление 1МПа.

Эти фиктивные элементы применены как раз для получения поверхностей перед и после фильтра к которым можно прикрепить цель-поверхность. Другого способа не знаю. Может есть более рациональный?

[Degen1103 25]

А, ну если для справочных поверхностей, тогда да...

По условиям: требуется найти разницу давлений. Т.е. по идее надо задавать, скажем, расход на входе и равный ему расход на выходе, и давление на входе. Тогда вылезет нужное давление на выходе.

 

Вы понимаете, что такое коэффициент сопротивления и причём тут ровэквадратпополам? И какая входит сюда вэ? Если нет - почитайте, это снимет все вопросы.

Изменено 10 ноября 2015 пользователем Degen1103

[eatokar 7]

Почитал. Яснее стало! Однако ручками не понятно как считать. Коэффициент местного сопротивления зависит от геометрии местного сопротивления и режим потока. Геометрия тут не простая и состоит из двух частей: трубопровод и обечайка. Так что пробую в Flow Simulation. Спасибо!

Но вопросы по Flow Simulation остались открытыми.) Таким способом вообще корректно считать?

[Degen1103 25]

Понятно, что это не случай из справочника, но физсмысл тот же - нужно найти коэффициент сопротивления. Вероятно, на больших Re он окажется в данном случае практически постоянным, т.е. потери будут возрастать в квадрате от расхода. Поэтому желательно полученные точки (рис. 10) саппроксимировать параболой и задать функциональную зависимость, а не таблицу. А м.б., и не совсем постоянным, если дырочки малюсенькие и число Re, подсчитанное по диаметру дырочки, окажется порядка 10^3, а то и меньше. Постарайтесь мыслить в таких категориях, тогда дело пойдёт 

 

В детали не вникал, но в целом вроде всё логично, только, м.б., стоило бы взять пробный участок побольше - скажем 1% площади, а то совсем уж махонький, стенки сильно влияют. Надо корректно задавать начальные условия, контрольные поверхности и разобраться, как на них осредняется давление (там есть разные средние), и какое давление (полное или статическое, хотя здесь разница невелика, если перепад мал). Дроссель-эффект, вероятно, также пренебрежимо мал. Объёмный расход тоже можно использовать, если потери сравнительно с давлением малы и плотность практически не менятеся. Обычно при расчёте истечения на входе задают полное давление, а на выходе - статическое. Но здесь нужны потери полного, поэтому задавайте на входе полное и расход, а на выходе - задавайте тот же расход и находите полное. Получив разницу, находите кси и в итоге - зависимость кси(Q) (если коэф-т меняется). В идеале стоило бы походить по давлениям и построить кси(Re), если там Рейнольдс заметно влияет. При расчёте коэффициента сопротивления фильтра берёте среднерасходную скорость по сечению трубы, а не в дырочке.

Изменено 10 ноября 2015 пользователем Degen1103

[Degen1103 25]

Вот Вам статья полезная нашлась, постарайтесь разобраться 

Изменено 11 ноября 2015 пользователем Degen1103

[eatokar 7]

Большое спасибо за развернутый ответ! Буду думать. Потом напишу отчет для интереса.

P.S. ссылка не работает. Прошу скинуть заново.

[Degen1103 25]

Большое спасибо за развернутый ответ! Буду думать. Потом напишу отчет для интереса.

P.S. ссылка не работает. Прошу скинуть заново.

 

Хм... да, странно...

См. прикреплённый файл.

 

Да, интересно узнать, что выйдет 

k-voprosu-o-gidravlicheskom-soprotivlenii-setok.pdf

[eatokar 7]

А со свойством "Перфорированная пластина" не приходилось работать?

[Degen1103 25]

Мне - не приходилось.

 

Что касается потерь давления: их, думаю, следует определять между входным и выходным сечениями тройника, а никак не по обе стороны перфорированного цилиндра. Это связано с тем, что потери преимущественно возникают не в дырочках, а при диссипации множественных затопленных струй, из дырочек истекающих. Плюс поворот потока с неизбежным крупномасштабным вихрем. Это значит, что никакие элементы с фиктивной пористостью не нужны, а нужно осреднять полные давления во входном и выходном сечениях и определять кси всего устройства. Это же относится и "опытному образцу", который спокойно можно сделать в виде круглой шайбы, помещённой поперёк трубы - при малых скоростях прочие потери будут много меньше потерь в сетке. Мне так кажется.

Изменено 12 ноября 2015 пользователем Degen1103

[eatokar 7]

Фиктивные тела устанавливал т.к. в справке написано: "дельта Р - перепад давления между ПРОТИВОПОЛОЖНЫМИ СТОРОНАМИ пористого тела". Но допускаю, что может быть не очень точный перевод в справке...

[Degen1103 25]

Вам нужен перепад на устройстве. В пористом теле все потери - внутри (трение в каналах), у сетки - снаружи (диссипация турбулентных следов и струй).

Насколько точно требуется сосчитать - другой вопрос.

 

Дело в том, что справочные данные о кси сеток приведены в предположении, что плоская сетка стоит поперёк канала. Если для заданной перфорации известно (или, скажем, получено в Вашем численном эксперименте) значение кси, то можно грубо принять, что по всей площади цилиндра скорость постоянна и направлена по радиусу. Тогда, имея заданный расход и зная площадь цилиндра, легко эту "нормальную среднерасходную" скорость найти и получить потери на сетке. Полагая, что остальные потери в устройстве сравнительно малы, этим и ограничиться. 

 

Насколько будет влиять реальная картина течения и поле скоростей на сетке - трудно сказать. Чем плотней сетка, чем выше потери - тем ближе будет подобная справочная оценка к реальности. Лучше, конечно, смоделировать, сравнить и сделать выводы.

Изменено 12 ноября 2015 пользователем Degen1103

[eatokar 7]

Провел исследование: убрал фиктивные плоскости и переместил замеры давлений на вход и выход при продувки сектора. Перепад давления с замером на удалении от стенок сетки уменьшился. График зависимости с новыми данными вбил в пористое тело, заменяющее перфорированную обечайку. Старый результат 110 кРа. Новый 105 кРа. Разница не очень велика. Думаю, можно считать данные цифры ответом при решении данной задачи. Однако вопрос задам на семинаре SolidWorks через недельку и отпишусь.

[Degen1103 25]

Сектор маловат. Я бы взял круглую шайбу нужной плотности, причём дырочки бы сделал только до R/2, а по периметру оставил бы сплошное кольцо, чтоб стенки меньше влияли. Получив потери, определил бы кси по известной площади сетки и среднерасходной скорости на перфорированной площади. Походил бы по Re.

Потом можно присвоить полученное кси цилиндру, как это позволяет солид, смоделировать течение и получить потери. Сравнить с оценкой на коленке согласно сообщению 15. Сделать выводы.

 

Насчёт пористого всё же не вполне уверен - какой там у солида закон сопротивления? М.б., априори принимается ламинарное течение в тонких каналах (т.е. линейная, а не квадратичная зависимость потерь от расхода)? Перфорированная пластина с правильным кси явно лучше, и к тому же, получив кси, можно выполнить простейший расчёт и сравнить. Так что советую обязательно высчитать по результатам продувки образца кси и прикинуть потери на коленке, а также просчитать "пористый" фильтр с разными расходами, чтоб убедиться, что сопротивление нарастает примерно в квадрате от Q.

 

Это мы ещё не говорили про качество сетки 

 

Ждём результатов семинара, спасибо!

Изменено 12 ноября 2015 пользователем Degen1103

[eatokar 7]

Как картинки вставить? Начальные три картинки забили память и новые прикрепить возможности нет. Хочу отчет выложить.