Analiza wydajności zaworu przy użyciu symulacji CFD: Część II

Join the forum for Designers!

Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!

Share, learn and grow with the best professionals in the industry.

Dowiedz się, jak korzystać z Ansys Discovery, aby uzyskać dokładne wyniki wydajności zaworu przy użyciu trybu doprecyzowania.

Część II: Symulacja w trybie doprecyzowania

Symulację zaworów można przeprowadzić zarówno w trybie Explore, jak i Refine. Tryb Explore pozwala na szybką symulację w celu uzyskania wyników w czasie do 2 minut z pewnym poziomem dokładności, umożliwiając ocenę zmian projektowych. Zapewnia to względne porównanie w celu podjęcia decyzji o projekcie, który wymaga głębszego poziomu analizy obliczeniowej w trybie Refine. Tryb Refine wykorzystuje solver Fluent do uzyskania wyników opartych na geometrii siatkowej. Wówczas każdy model będzie potrzebował znacznie więcej czasu na uzyskanie wyników (10-20 min). Ten drugi blog szczegółowo wyjaśnia to podejście.

Kroki

Geometria jest taka sama jak reprezentacja zaworu w części I. Dlatego kroki rozpoczynają się bezpośrednio od procesu siatkowania, ponieważ w tym demo nie są potrzebne żadne modyfikacje. W razie potrzeby zmiany można jednak wprowadzić w dowolnym momencie.

• Konfiguracja
  Należy wspomnieć, że narzędzie „Cutting Bodies” nie jest dostępne w trybie „Refine Mode”. Po przejściu do trybu doprecyzowania pojawi się komunikat o błędzie, jeśli którakolwiek z pozycji trzpienia/tarczy jest włączona. Aby kontynuować symulację, użytkownik będzie musiał jak zwykle odjąć objętości za pomocą narzędzia 1) Combine. Zgodnie z instrukcjami proszę wybrać 2) objętość główną, następnie 3) ciało, które ma zostać odjęte i 4) pozostałe ciało wspólne.

  

  Oznacza to, że należy utworzyć trzy dodatkowe domeny płynów lub skopiować plik i odpowiednio zmodyfikować domenę płynów. Niemniej jednak możliwe jest dalsze korzystanie z tabeli parametrycznej. Oznacza to, że wybierając opcję „Update All”, użytkownik może uruchomić kompletny zestaw symulacji dla danego poziomu Fidelity. Proszę pamiętać, że w trybie Refine, ponieważ wykorzystuje on siatkę obliczeniową, czas symulacji wydłuży się w porównaniu z trybem Explore.

• Siatka
  Tryb Refine umożliwia rozwiązywanie modelu CFD w oparciu o siatki obliczeniowe. Do tworzenia siatki dostępne są globalne i lokalne elementy sterujące: 1) pasek Fidelity może być używany tak jak w trybie Explore, aby zapewnić ogólne udoskonalenie, 2) w zakładce „Simulation Tab” > Fidelity użytkownik może wybrać przyciski Global lub Local. W tym demo zastosowano kontrolę globalną. Domyślną opcją jest „Określ rozmiar automatycznie”, ale wybranym podejściem była 3) „Krzywizna i bliskość”, ponieważ pozwala ona na dobry poziom dopracowania, w tym liczbę warstw inflacji. Wreszcie, siatka 4) jest tworzona poprzez kliknięcie pokazanej ikony.

  W tym demo utworzono trzy siatki w celu przeprowadzenia analizy zbieżności. Pierwszym celem jest określenie krzywej zależności spadku ciśnienia od natężenia przepływu i porównanie jej z krzywą uzyskaną w trybie Explore. Gdy użytkownik wybierze metodę siatkowania, siatkę można wygenerować za pomocą ikony pokazanej w prawym dolnym rogu ekranu 4), co pokazano na powyższym rysunku. Więcej narzędzi do symulacji można skonfigurować w zakładce „Simulation Tab” > Physics > „Simulation Options”.

  

• Wyniki
  Dla porównania, krzywa zbieżnego rozwiązania (linia 1) jest wykreślona na tym samym wykresie, co krzywe uzyskane w trybie Explore. W części I rozwiązano kilka modeli dla różnych wartości wierności i dla każdej prędkości wlotowej (później wykorzystanej do obliczenia każdego natężenia przepływu). Wykres pokazuje, że zbieżne rozwiązanie w trybie Refine jest podobne do linii zbudowanej ze średniej symulacji dla każdej prędkości wlotowej (linia 2). Dla natężeń przepływu mniejszych niż 307 LPM, spadek ciśnienia z Linii 1 jest nieco mniejszy niż przewidywany przez Linię 2. Jednak w przypadku wyższych natężeń przepływu występuje sytuacja odwrotna.

  

Na koniec procedura jest powtarzana dla pozostałych położeń trzpienia/tarczy, obejmując tworzenie siatki, aktualizację tabeli parametryzacji i uzyskiwanie wyników w celu uzyskania ostatniej krzywej: współczynnika oporu w funkcji otwarcia zaworu. Tutaj zbieżne rozwiązanie jest zbliżone do górnej granicy przewidywanej przez tryb Explore, ponieważ wierność jest najwyższa; proszę jednak pamiętać, że w trybie Explore użytkownik nie ma kontroli nad siatką. Podsumowując, zawsze lepiej jest przeprowadzić szczegółową symulację, ale eksploracja zapewnia odpowiedni zakres.

Join the forum for Designers!

Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!

Share, learn and grow with the best professionals in the industry.