Análisis del rendimiento de las válvulas mediante simulación CFD: Parte II

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Aprenda a utilizar Ansys Discovery para obtener resultados precisos en el rendimiento de las válvulas utilizando el modo refinar.

Parte II: Simulación en modo Refine

La simulación de válvulas puede realizarse tanto en modo Explorar como en modo Refinar. El modo Explorar permite realizar una simulación rápida para obtener resultados en hasta 2 minutos con un cierto nivel de precisión, lo que permite evaluar los cambios de diseño. Esto proporciona una comparación relativa para decidir sobre el diseño que requiere un nivel más profundo de análisis computacional en el modo Refinar. El modo Refine utiliza el solver de Fluent para obtener resultados basados en una geometría mallada. Entonces, cada modelo tardará mucho más tiempo en proporcionar resultados (10-20 min). Este segundo blog explica este enfoque en detalle.

Pasos

La geometría es la misma que la representación de la válvula en la parte I. Por lo tanto, los pasos comienzan directamente con el proceso de mallado, ya que no se necesitan modificaciones para esta demostración. Sin embargo, se pueden aplicar modificaciones en cualquier momento si es necesario.

• Puesta a punto
  Es importante mencionar que la herramienta «Cuerpos de corte» no está disponible en el modo Refinar. Cuando pase al modo Refinar, verá un mensaje de error si alguna de las posiciones del vástago/disco está activada. Para continuar con la simulación, el usuario deberá restar los volúmenes como de costumbre utilizando la herramienta 1) Combinar. Siguiendo los pasos seleccione 2) el volumen principal, luego 3) el cuerpo a restar y 4) el cuerpo común restante.

  

  Esto significa que deben crearse tres dominios de fluido adicionales, o bien copiar el archivo y modificar el dominio de fluido en consecuencia. No obstante, es posible seguir utilizando la tabla paramétrica. Esto significa que, seleccionando la opción «Actualizar todo», el usuario puede ejecutar un conjunto completo de simulaciones para un nivel de fidelidad determinado. Recordemos que en el modo Refinar, al utilizar una malla de cálculo, el tiempo de simulación aumentará en comparación con el modo Explorar.

• Malla
  El modo Refinar permite resolver el modelo CFD basándose en mallas computacionales. Se dispone de controles globales y locales para crear la malla: 1) la barra de Fidelidad puede utilizarse como en el modo Explorar para proporcionar un refinamiento general, 2) en la pestaña Simulación > Fidelidad, el usuario puede seleccionar botones Globales o Locales. En esta demostración, se aplicó un control global. La opción por defecto es ‘Determinar el tamaño automáticamente’, pero el enfoque seleccionado fue 3) ‘Curvatura y proximidad’, ya que permite un buen nivel de refinamiento, incluido el número de capas de inflado. Por último, la 4) malla se crea haciendo clic en el icono que se muestra.

  Para esta demostración se crearon tres mallas para realizar el análisis de convergencia. El primer objetivo es determinar la curva de caída de presión frente al caudal y compararla con la obtenida en el modo Explorar. Una vez que el usuario selecciona el método de mallado, se puede generar la malla utilizando el icono que aparece en la esquina inferior derecha de la pantalla 4), que se muestra en la imagen superior. Puede configurar más herramientas para la simulación en la pestaña Simulación > Física > ‘Opciones de simulación’.

  

• Resultados
  A modo de comparación, la curva de la solución convergente (Línea 1) se traza en el mismo gráfico que las curvas obtenidas en el modo Explorar.En la Parte I, se resolvieron varios modelos para distintos valores de fidelidad y para cada velocidad de entrada (utilizadas posteriormente para calcular cada caudal). El gráfico muestra que la solución convergente en el modo Refinar es similar a la línea construida a partir de la media de las simulaciones para cada velocidad de entrada (línea 2). Para caudales inferiores a 307 LPM, la caída de presión de la Línea 1 es ligeramente inferior a la prevista por la Línea 2. Sin embargo, para caudales superiores, ocurre lo contrario.

  

Finalmente, se repite el procedimiento para el resto de posiciones del vástago/disco, lo que implica la creación de la malla, la actualización de la tabla de parametrización y la obtención de resultados para obtener la última curva: el coeficiente de resistencia frente a la apertura de la válvula. En este caso, la solución convergente se aproxima al límite superior previsto por el modo Explorar, ya que la fidelidad es la más alta; no obstante, recuerde que en el modo Explorar el usuario no tiene el control de la malla. En resumen, siempre es mejor realizar una simulación detallada, pero la exploración proporciona un rango adecuado.

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