FEM/Application de la charge due à la résistance à la forme dynamique des fluides

[Simsto]

Bonjour à tous,
Je me retrouve à demander l'aide de vous tous au sujet d'un problème sans doute trivial mais qui cause de la confusion.
Je dois réaliser par fem une analyse statique linéaire d'un cylindre circulaire immergé dans un pipeline alimenté par de la vapeur surchauffée.
le cylindre est positionné comme un rebond, avec son axe positionné orthogonalement par rapport aux lignes d'écoulement de vapeur.
Mon problème se pose en attribuant les charges correctes de force et/ou de pression sur la surface extérieure de ce cylindre.
Je sais que la viscosité du liquide à vapeur aurait tendance à faire glisser le cylindre s'il n'était pas lié par la structure.
les forces en jeu sont donc dues à une différence de pression entre la semi-circonférence investie par le fluide en amont et le fluide en aval.
spéculant que la pression de vapeur est de 8bar, j'ai calculé que la résistance au p est d'environ 1bar (en utilisant comme section transversale du cylindre).
Laquelle des différentes hypothèses est correcte?
1) imposer une pression sur la demi-face en amont (8+1)bar et sur la demi-face en aval 8bar
2) imposer une pression sur la demi-face en amont de (1)bar et sur la demi-face en aval de 0bar
3) imposer sur la demi-face une pression de (8)bar et sur la demi-face en aval (8-1)bar
c'est-à-dire que la pression résultant de la force de résistance doit être réglée en plus de l'hydrostatique de la vapeur en amont ou à soustraire en aval?

Merci beaucoup à l'avance, si vous avez besoin de plus de détails les délucidations

 

[Onda]

Bonjour à tous,
Je me retrouve à demander l'aide de vous tous au sujet d'un problème sans doute trivial mais qui cause de la confusion.
Je dois réaliser par fem une analyse statique linéaire d'un cylindre circulaire immergé dans un pipeline alimenté par de la vapeur surchauffée.
le cylindre est positionné comme un rebond, avec son axe positionné orthogonalement par rapport aux lignes d'écoulement de vapeur.
Mon problème se pose en attribuant les charges correctes de force et/ou de pression sur la surface extérieure de ce cylindre.
Je sais que la viscosité du liquide à vapeur aurait tendance à faire glisser le cylindre s'il n'était pas lié par la structure.
les forces en jeu sont donc dues à une différence de pression entre la semi-circonférence investie par le fluide en amont et le fluide en aval.
spéculant que la pression de vapeur est de 8bar, j'ai calculé que la résistance au p est d'environ 1bar (en utilisant comme section transversale du cylindre).
Laquelle des différentes hypothèses est correcte?
1) imposer une pression sur la demi-face en amont (8+1)bar et sur la demi-face en aval 8bar
2) imposer une pression sur la demi-face en amont de (1)bar et sur la demi-face en aval de 0bar
3) imposer sur la demi-face une pression de (8)bar et sur la demi-face en aval (8-1)bar
c'est-à-dire que la pression résultant de la force de résistance doit être réglée en plus de l'hydrostatique de la vapeur en amont ou à soustraire en aval?

Merci beaucoup à l'avance, si vous avez besoin de plus de détails les délucidations

Mais le liquide à quelle vitesse est-il ? n'est-ce pas que le cylindre subit peut-être une force de fonction de vitesse et de coefficient de résistance? ? .
la pression a peu à faire, en dehors du fait que la densité varie.
Par conséquent, le cylindre, dans son total, subit une force égale à: 1/2 ro a v^2 cd.
où avec cd vous avez le coefficient de résistance d'un cylindre, fonction du nombre de reynolds. la densité de vapeur, ro, dépend de la pression.
alors, comme vous voulez appliquer cette force sur le cylindre, dépend de nombreux facteurs, si le mouvement est laminant, turbulent, etc. mais pour l'analyse du cylindre lui-même est généralement de peu d'importance.
tout cela si l'intérieur de la bouteille est à la même pression que l'extérieur. Si elle est à une pression différente, la différence de pression doit être appliquée sur les faces.

Donc, en ce qui concerne le modèle, j'appliquerais, s'il y a une différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur, une pression constante sur toutes les faces (égale au delta entre l'intérieur et l'extérieur). plus de pression (qui dans la première approximation peut être constante) sur la face investie et une pression contraire à la face sous vent, telle que générer une force égale à celle indiquée par la formule citée.
en ce qui concerne la documentation, en raison du fait que le flux autour d'un cylindre est compliqué et dicté par différents phénomènes selon le nombre de reynolds:https://www.unirc.it/documentazione/materiale_didattico/599_2010_264_8138.pdf
https://moodle2.units.it/pluginfile.php/185787/mod_resource/content/1/flusso_cilindro.pdf alors, si vous voulez aller plus loin, dans les liens ci-dessus vous trouverez la tendance de pression selon la position circonférentielle. alors, vous pouvez appliquer une pression variable selon les données fournies. mais il est généralement inutile, à moins que la paroi du cylindre soit si mince qu'elle est influencée par les valeurs de pression locales.

 

[Simsto]

Mais le liquide à quelle vitesse est-il ? n'est-ce pas que le cylindre subit peut-être une force de fonction de vitesse et de coefficient de résistance? ? .
la pression a peu à faire, en dehors du fait que la densité varie.
Par conséquent, le cylindre, dans son total, subit une force égale à: 1/2 ro a v^2 cd.
où avec cd vous avez le coefficient de résistance d'un cylindre, fonction du nombre de reynolds. la densité de vapeur, ro, dépend de la pression.
alors, comme vous voulez appliquer cette force sur le cylindre, dépend de nombreux facteurs, si le mouvement est laminant, turbulent, etc. mais pour l'analyse du cylindre lui-même est généralement de peu d'importance.
tout cela si l'intérieur de la bouteille est à la même pression que l'extérieur. Si elle est à une pression différente, la différence de pression doit être appliquée sur les faces.

Donc, en ce qui concerne le modèle, j'appliquerais, s'il y a une différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur, une pression constante sur toutes les faces (égale au delta entre l'intérieur et l'extérieur). plus de pression (qui dans la première approximation peut être constante) sur la face investie et une pression contraire à la face sous vent, telle que générer une force égale à celle indiquée par la formule citée.
en ce qui concerne la documentation, en raison du fait que le flux autour d'un cylindre est compliqué et dicté par différents phénomènes selon le nombre de reynolds:https://www.unirc.it/documentazione/materiale_didattico/599_2010_264_8138.pdf
https://moodle2.units.it/pluginfile.php/185787/mod_resource/content/1/flusso_cilindro.pdfalors, si vous voulez aller plus loin, dans les liens ci-dessus vous trouverez la tendance de pression selon la position circonférentielle. alors, vous pouvez appliquer une pression variable selon les données fournies. mais il est généralement inutile, à moins que la paroi du cylindre soit si mince qu'elle est influencée par les valeurs de pression locales.

Bonjour vague,
Merci beaucoup pour la réponse. J'attache un schéma simplifié de ce que je pensais faire et que heureusement vous m'avez largement confirmé.
en substance, je vais appliquer:
- pression interne sur la bouteille
- pression extérieure sur la bouteille
- force générée par l'écoulement de vapeur sur les faces réellement investies
- force générée par la réaction de l'eau sortant du cylindre par pulvérisation (que j'avais oubliée dans le dernier post).



J'ai vu que vous m'aviez conseillé d'utiliser deux forces, l'une pour le visage investi et l'autre pour le vent sous le vent.
Si j'utilise un seul sur ce investi, est-ce que je fais une erreur considérable?
pour donner deux valeurs numériques:
pression extérieure environ 100bar
Pression de résistance aux fluides 4 bar
pression intérieure 103 bar

Merci beaucoup.
simone

 

[stevie]

Bonjour vague,
Merci beaucoup pour la réponse. J'attache un schéma simplifié de ce que je pensais faire et que heureusement vous m'avez largement confirmé.
en substance, je vais appliquer:
- pression interne sur la bouteille
- pression extérieure sur la bouteille
- force générée par l'écoulement de vapeur sur les faces réellement investies
- force générée par la réaction de l'eau sortant du cylindre par pulvérisation (que j'avais oubliée dans le dernier post).



J'ai vu que vous m'aviez conseillé d'utiliser deux forces, l'une pour le visage investi et l'autre pour le vent sous le vent.
Si j'utilise un seul sur ce investi, est-ce que je fais une erreur considérable?
pour donner deux valeurs numériques:
pression extérieure environ 100bar
Pression de résistance aux fluides 4 bar
pression intérieure 103 bar

Merci beaucoup.
simone

vous ne comprenez pas comment vous calculez la surpression de 1 bar à l'envers...
Avez-vous envisagé des formules approximatives pour le cylindre? veiller à ce que le coefficient de traînée dépende fortement du nombre de reynolds.
selon moi, l'approche idéale devrait être que fsi (interaction de fluide de structure).
au moyen d'une simulation numérique fixe les conditions limites et les conditions du flux de vapeur non perturbé, calcule à l'algorithme la distribution de la pression sur le cylindre, d'où le résultat des forces, puis fait l'analyse fem sur le résultat, et ensuite voir comment procéder.
Est-ce un problème scolaire ou réel ? brutalement dit qu'il y aurait une infinité de paramètres à évaluer (vitesse du fludium, viscosité, modèles de viscosité, turbulence, éventuel détachement de tourbillons, etc.).

 

[Simsto]

vous ne comprenez pas comment vous calculez la surpression de 1 bar à l'envers...
Avez-vous envisagé des formules approximatives pour le cylindre? veiller à ce que le coefficient de traînée dépende fortement du nombre de reynolds.
selon moi, l'approche idéale devrait être que fsi (interaction de fluide de structure).
au moyen d'une simulation numérique fixe les conditions limites et les conditions du flux de vapeur non perturbé, calcule à l'algorithme la distribution de la pression sur le cylindre, d'où le résultat des forces, puis fait l'analyse fem sur le résultat, et ensuite voir comment procéder.
Est-ce un problème scolaire ou réel ? brutalement dit qu'il y aurait une infinité de paramètres à évaluer (vitesse du fludium, viscosité, modèles de viscosité, turbulence, éventuel détachement de tourbillons, etc.).

Bonjour, Steve.
Merci pour le poste.
Je n'ai pas précisé comment j'ai calculé la surpression parce que je pourrais partir hors-sujet puisque mon problème est de savoir comment appliquer correctement certaines valeurs et non comment j'ai trouvé la même chose, comme aux fins de l'application... la valeur pour elle-même est assez influente (je pense:insur.

le cas est un cas réel, c'est pourquoi le client non il n'a pas exigé d'analyse cfd et il est malheureusement impossible d'avoir la distribution de pression le long des parois de la bouteille par un calcul couplé.

Pour répondre à votre question, étant donné la conformation pas parfaitement cylindrique du modèle et selon le nombre de reynolds, j'ai utilisé un coefficient de résistance cd=1 de manière prudente (bien qu'en réalité il pourrait être encore un peu moins), donc j'ai utilisé une surpression exactement de 0,5*rho*(v^2) par les paramètres de vapeur.

Je répète encore une fois la dernière question de mon post précédent afin que le fil de la parole ne soit pas trop perdu.

en substance, je vais appliquer:
- pression interne sur la bouteille
- pression extérieure sur la bouteille
- force générée par l'écoulement de vapeur sur les faces réellement investies
- force générée par la réaction de l'eau sortant du cylindre par pulvérisation (que j'avais oubliée dans le dernier post).
Pas vrai ?

Merci beaucoup.

 

[Simsto]

Pardonnez le nouveau poste, mais si donner quelques valeurs indicatives de l'état des frontières peut être utile, il n'y a aucun problème.
Je n'ai pas été trop spécifique pour ne pas vivre, mais je suis heureux d'approfondir la question même "numériquement" si c'était pour tout le monde intéressant.

 

[Onda]

Mais les modèles de cylindres avec coque ou solides ?
si avec la coque, vous pouvez appliquer en toute sécurité la différence de pression entre interne et externe. Si avec des solides, en dehors de la compression qui voit le matériau, qui est normalement influent, vous pouvez continuer à le charger avec le delta de pression.
Alors je ne comprends pas comment appliquer f2. En théorie, ça devrait sortir du fait que votre cylindre est la lessive. Il a donc un équilibre des forces. comme, si elle était fermée, le résultat net des forces ne serait rien. mais pas fermé, c'est avec une poussée égale à la pression interne (ou mieux à la pression interne - externe) multipliée par la zone du trou.
Donc, je mettrais la force à cause du cd du cylindre dans le fluide. Nous appelons la force aérodynamique . et la force due au delta p, qui comme mentionné ci-dessus, est appliquée sur une surface non fermée.
en ce qui concerne l'application de la force aérodynamique, cela peut être appliqué sur le visage du survivant, à première approximation, mais si vous voulez le voir correctement, une partie de cette force est une surpression sur le visage du survivant et une partie est une dépression sur le visage du vent, donc, selon la précision de l'analyse et ce que vous voulez réaliser, vous pouvez aller en détail dans l'application de la force. comme un flux distribue la pression sur la surface cylindrique, dépend du nombre de reynolds, et un diagramme polaire est fourni dans les documents que je vous ai attachés précédemment.
personnellement, si l'objectif est de vérifier la résistance du cylindre, quelle base voit un moment de piqûre, je ne pense pas qu'il soit nécessaire d'aller à la modélisation de la distribution de la pression. si au contraire vous avez peur des effets de l'instabilité locale, alors il serait plus approprié d'aller bien modéliser la pression due à la résistance aérodynamique.

 

[Simsto]

réponse très exhaustive merci beaucoup.
le schéma présenté est une simplification graphique, en réalité le "trou" dans le cylindre a un noozle où l'eau sort comme un spray. f2 Je l'ai calculé en connaissant la densité, la vitesse et la section de sortie du spray (données connues) et son intensité est la composante dynamique pure de la réaction à la masse d'eau sortant du cylindre.
pour le reste tout à fait clair, comme vous avez hypothéqué la fin de la simulation est la résistance mécanique de mon modèle avec une précision donc pas trop fine.

si quelqu'un voulait pratiquer et faire une simulation cfd pour faire le test des neuf est bien accepté .:d:d blagues à part merci pour l'info.