Análise do desempenho da válvula usando simulação CFD: Parte II

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Saiba como usar o Ansys Discovery para obter resultados precisos no desempenho da válvula usando o Refine Mode.

Parte II: Simulação no Modo Refinar

A simulação de válvulas pode ser realizada tanto no modo Explore quanto no modo Refine. O modo Explore permite uma simulação rápida para obter resultados em até 2 minutos com um certo nível de precisão, possibilitando a avaliação das alterações no projeto. Isso proporciona uma comparação relativa para decidir sobre o projeto que requer um nível mais profundo de análise computacional no modo Refine. O modo Refine usa o solver do Fluent para obter resultados com base em uma geometria de malha. Nesse caso, cada modelo levará muito mais tempo para fornecer resultados (10 a 20 minutos). Este segundo blog explica essa abordagem em detalhes.

Etapas

A geometria é a mesma da representação da válvula na Parte I. Assim, as etapas começam diretamente com o processo de malha, pois não são necessárias modificações para essa demonstração. Entretanto, as alterações podem ser aplicadas a qualquer momento, se necessário.

• Configuração
  É importante mencionar que a ferramenta “Cutting Bodies” (Corpos de corte) não está disponível no modo Refine. Ao mudar para o Refine Mode, o usuário verá uma mensagem de erro se alguma das posições da haste/disco estiver ativada. Para continuar com a simulação, o usuário precisará subtrair os volumes como de costume usando a ferramenta 1) Combine. Seguindo as etapas, selecione 2) o volume principal, depois 3) o corpo a ser subtraído e 4) o corpo comum restante.

  

  Isso significa que três domínios de fluido adicionais devem ser criados, ou o arquivo deve ser copiado e o domínio de fluido modificado de acordo. No entanto, é possível continuar usando a tabela Parametric. Isso significa que, ao selecionar a opção “Update All” (Atualizar tudo), o usuário pode executar um conjunto completo de simulações para um determinado nível de fidelidade. Lembre-se de que, no modo Refine, como ele usa uma malha computacional, o tempo de simulação aumentará em comparação com o modo Explore.

• Malha
  O modo Refine permite resolver o modelo CFD com base em malhas computacionais. Controles globais e locais estão disponíveis para criar a malha: 1) a barra Fidelity pode ser usada como no Explore Mode para fornecer um refinamento geral, 2) Na guia ‘Simulation Tab’ > Fidelity, o usuário pode selecionar os botões Global ou Local. Nesta demonstração, foi aplicado um controle global. A opção padrão é ‘Determine sizing automatically’, mas a abordagem selecionada foi 3) ‘Curvature and proximity’, pois permite um bom nível de refinamento, inclusive o número de camadas de inflação. Finalmente, a malha 4) é criada clicando no ícone mostrado.

  Três malhas foram criadas para essa demonstração a fim de realizar a análise de convergência. O primeiro objetivo é determinar a curva de queda de pressão versus taxa de fluxo e compará-la com a obtida no modo Explore. Depois que o usuário seleciona o método de malha, a malha pode ser gerada usando o ícone mostrado no canto inferior direito da tela 4), que é mostrado na figura acima. Mais ferramentas para a simulação podem ser configuradas na guia ‘Simulation Tab’ > Physics > ‘Simulation Options’.

  

• Resultados
  Para fins de comparação, a curva da solução convergente (Linha 1) é plotada no mesmo gráfico que as curvas obtidas no modo Explore. Na Parte I, vários modelos foram resolvidos para diferentes valores de fidelidade e para cada velocidade de entrada (posteriormente usada para calcular cada taxa de fluxo). O gráfico mostra que a solução convergente no modo Refine é semelhante à linha construída a partir da média das simulações para cada velocidade de entrada (Linha 2). Para taxas de vazão menores que 307 LPM, a queda de pressão da Linha 1 é ligeiramente menor do que a prevista pela Linha 2. Entretanto, para taxas de fluxo mais altas, ocorre o contrário.

  

Por fim, o procedimento é repetido para o restante das posições da haste/disco, envolvendo a criação da malha, a atualização da tabela de parametrização e a obtenção de resultados para obter a última curva: o coeficiente de resistência versus a abertura da válvula. Aqui, a solução convergida está próxima do limite superior previsto pelo modo Explore, pois a fidelidade é a mais alta; no entanto, lembre-se de que no modo Explore o usuário não tem controle da malha. Para resumir, é sempre melhor executar uma simulação detalhada, mas a exploração fornece um intervalo adequado.

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