Пористое тело

[jeksus 1]

Всем привет!

Прошу подсказать по заданию параметров пористого тела (блока каталитического) для расчета каталитических коллекторов и нейтрализаторов. 

Предположим, я не знаю реального сопротивления каталитического блока. Соответственно, как я понял, необходимо подобрать характеристики пористой среды по виртуальным экспериментам.

Изучал Акимовского (ссылка) Глава 2 (раздел 2.2) по моделированию фильтрующей установки, а так же видео с ЭТОГО вебинара. Вообще, часто рекомендуют моделировать проницаемость именно по k = ( A×v + B) ρ , почему - не нашел информации.

Я не понял из этих материалов некоторых моментов.

1. Как выбирать размеры геометрической модели для получения градиентов давлений при разных скоростях? 

Например, мне нужно в конечном счете смоделировать блок с диаметром 118 мм, длиной 100 мм, с плотностью ячеек 400 (600) на дюйм. Есть, само-собой, размеры ячейки. А если блок овальной формы?

Надо ли как-то учитывать длину или еще какие-либо параметры реального блока? Да и сама область расчета имеет роль? (т.е. расстояние от поверхностей, на которых задается скорость и стат. давление до торцев модлируемого элемента?

2. Почему в вебинаре используют в качество рабочего тела воду? Можно ли использовать газ или воздух?

3. Сами значения скоростей должны быть близки к реальным или это неважно для получения коэф. и графика градиента давления от скорости?

4. Вообще, получив какие-то параметры при моделировании малого элемента, есть ли необходимость как-то масштабировать полученные результаты для полноразмерной модели? Или все параметры, даже пористоть, полностью одинаковые?

 

Вот мои результаты: 1 и 2. Вроде бы все хорошо.

Но, для интереса, сделал такую проверку:

Рис. 1  

 

Hide  

Размеры поперечного сечения в 2 раза больше, чем при определении коэф. A и B. Длина - в 8 раз. 

Тут получилось, что давление на торцевой стенке при расчете указанного варианта 101451,34 Па и при замене блока на пористое тело 101487,48 Па. Вроде бы немного, но при пересчете на перепад давления (на выходе атм.), получим 126,34 и 162,48 соотв. А это уже разница в 30%. 

P.S. Сетку делал автоматическую, 4 или 5, т.е. совсем неточную. Может причина конечно в этом, но мне кажется, что я что-то неправильно понял)

Прошу помощи!

[MotorManiac 130]

По идее в проге задаются определяющие размеры пористого тела - поперечное сечение, длина и перепад давления которое получается при расходе, скорости (нужное подчеркнуть).

Дальше рисуете модель с любой геометрией и все считается.

 

В вашем случае, вы пытаетесь смоделировать каждый канал катализатора, если известны его гидравлические параметры, то проще все задать как пористое тело.

[averome 58]

1 час назад, jeksus сказал:

совсем неточную

Возможно причина кроется именно в этом. Попробуй задать локальную сетку с мелкими ячейками, для начала подойдёт 8-10 элементов на ширину канала, потом можно и меньше. Во floefd (\Program Files\SOLIDWORKS Corp\SOLIDWORKS Flow Simulation\lang\Russian\docs\validations.pdf) есть валидационные задачи, там есть пример, где рассматривается пористое тело (Porous Screen in a Non-uniform Stream) номер 19, посмотри, может чем поможет.

[jeksus 1]

37 минут назад, MotorManiac сказал:

По идее в проге задаются определяющие размеры пористого тела - поперечное сечение, длина и перепад давления которое получается при расходе, скорости (нужное подчеркнуть).

Дальше рисуете модель с любой геометрией и все считается.

 

В вашем случае, вы пытаетесь смоделировать каждый канал катализатора, если известны его гидравлические параметры, то проще все задать как пористое тело.

В том то и дело, что я пористое тело моделируется несколькими способами. 

1. От характерного размера пор (с учетом и без учета f(Re))

2. В зависимости от скорости

3. Перепад давления, скорость (или расход), размеры.

Для 3 варианта нужны значения перепада давления, которое определяется, как я понимаю, из реальных экспериментов. В теории, эти данные у меня есть. Но бывают случае, когда блоки нестандартные.

Вариант 2 выбрал только потому, что он по какой-то причине рекомендуется. Почему - не знаю.

Вариант 1 то, наверное, самый простой... Но что представляет из себя тот самый характерный размер пор - не понимаю. Круг, квадрат? И может он наименее точный?

[danzas 104]

24 минуты назад, jeksus сказал:

В том то и дело, что я пористое тело моделируется несколькими способами. 

Вариант 3 ИМХО наиболее предпочтительный, поскольку он полностью абстрагируется от 

геометрии пор. Главное - поры открытые, но их геометрия не важна. Интегральный параметр

падения давления на пористом теле "поглощает" все эти тонкости своей интегральностью.

Это абсолютно адекватный физический параметр. Главное - необходимо освоить корректный пересчет, переназначение перепада давления для иных размеров блока катализатора.

[jeksus 1]

9 минут назад, danzas сказал:

Вариант 3 ИМХО наиболее предпочтительный, поскольку он полностью абстрагируется от 

геометрии пор. Главное - поры открытые, но их геометрия не важна. Интегральный параметр

падения давления на пористом теле "поглощает" все эти тонкости своей интегральностью.

Это абсолютно адекватный физический параметр. Главное - необходимо освоить корректный пересчет, переназначение перепада давления для иных размеров блока катализатора.

Я с Вами полностью согласен. Но он, если я правильно понимаю, требует натурных испытаний.

А вот вариант 2 - предполагает симуляцию процесса на небольшом участке фильтра. При этом он, как я понимаю, не так требователен к ресурсам. И, повторюсь, он почему-то рекомендован и Акимовским и некоторыми другими источниками. 

Просто иногда необходимо посчитать 2-3 вида блока. При этом в каждом виде могут быть разная плотность ячеек и разная толщина стенки (перегородки).

А вариант 2, разве не такой же интегральный?

[MotorManiac 130]

2 часа назад, jeksus сказал:

не так требователен к ресурсам

Разумеется, пористое тело это не всегда катализатор. Например, сигаретный фильтр это вполне себе пористое тело, теоретически его можно обсчитать сеткой но ......

 

2 часа назад, jeksus сказал:

Просто иногда необходимо посчитать 2-3 вида блока. При этом в каждом виде могут быть разная плотность ячеек и разная толщина стенки (перегородки).

 

ИМХО, параметром пористости вы это не обсчитаете, посмотрите в хелпе там есть формула описания пористости.

 

Вариант 1. Каждый раз вы должны обсчитывать размер ячеек, длину каналов, шероховатость итп итд сеткой. По сути, нужно определить все местные гидравлические сопротивления (вход в канал, начальный участок, течение в канале, выход.)

 

Вариант2. Посмотреть в справочнике по гидравлическим сопротивлениям похожие конфигурации.

 

Собственно проблема то в чем ? посмотреть как газ протекает в пористом теле ? или определить гидравлические характеристики серии катализаторов ?

 

[danzas 104]

26 минут назад, jeksus сказал:

А вариант 2, разве не такой же интегральный?

1. Алямовский.

2. Sorry,  для вашего случая, когда необходим виртуальный эксперимент,

конечно необходимо использовать решения по примеру в сборнике Алямовского.

Вариант 3 - для случая, когда характеристики гидродинамческого сопротивления уже известны.

[jeksus 1]

2 часа назад, MotorManiac сказал:

 

Собственно проблема то в чем ? посмотреть как газ протекает в пористом теле ? или определить гидравлические характеристики серии катализаторов ?

 

Определить потери давления в катколлеторе, uniformity index (коэф. распределения), скорости потока на датчиках кислорода, картины течения. 

А проблема то указана в первом посте :D Я не понимаю, как Алямовский или GoEngineer (в своем вебинаре) выбирают модель для получения коэф. A и B, область течения, значения скоростей. И как необходимо, если это необходимо, масштабировать результаты.

Может, конечно, вообще не заморачиваться и задавать через размер пор. (Я так панимаю, характерный размер пор - как раз задается диаметром. При нанесении каталитического покрытия, сечения ячейки становится скругленным.)

Но тут другой вопрос. Позволяет ли величина характерного размера пор и коэф. пористости получить достаточно точный результат перепада давления кат.блока. И распределяет эти поры как (задаю то однонаправленную проницаемость. Может это и есть симуляция блока?)