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文件

验证案例:蝶阀

该验证案属于流体动力学,这种情况的目的是验证带有蝶形阀的管道内的以下参数:

  • 压力下降
  • 扭矩

将SimScale的仿真结果与歌曲,薛关和公园,青年与标题进行的研究中提出的结果进行了比较。蝶阀数值分析 - 流量系数和流动力扭矩系数的预测“\(^ 1 \)。

几何学

该验证案例中使用的模型是一个管道,内部有一个铁饼形蝶阀,下面可以看出:

管内20度的蝴蝶阀
图1:带蝶阀的管道模型在20°角上开口

管道的尺寸可以在下表中看到:

尺寸 value \([m] \)
上游长度 14.4
下游长度 27.
阀门和管道直径(D) 1.8
阀门最大厚度 0.36
表1:管道和阀门尺寸

9的阀门开口角度范围为20°至85°的阀门的变型作为与参考研究的比较。

分析类型和网格

工具类型OpenFoam®.

分析类型: 稳定状态,不可压缩K-Omega SST湍流模型

网格和元素类型

Mesh是用SimScale创建的标准Mesher和下表列出了网格的详细信息:

网格类型 细胞数量 类型
标准 6.4万 3D四面体/六面前
表2:蝴蝶阀验证案例的网状数据
用于蝴蝶阀验证案例的流动域的细网
图2:具有细度水平的流动域网

此外,还在阀门铰链附近的区域中添加了区域改进,因此可以准确地完成这些区域的计算。

使用SimScale标准算法执行的蝶阀精致网格
图3:在铰链上进行了用细化的阀门进行的标准啮合

模拟设置

体液

    • 运动粘度\((\ nu)\):9.338e-7 \(m ^ 2 / s \)
    • 密度\((\ rho)\):997.3 \(kg / m ^ 3 \)

边界条件

边界条件概述
图4:边界条件概述流从左到右流动

边界条件对于所有开口角度相同,并且如表3所示分配:

边界条件 价值
速度入口 3 \(m / s \)
压力出口 0 \(PA \)
墙壁 管壁和阀门表面
表3:管道和阀门的边界条件

参考解决方案

流动系数和扭矩系数的参考解决方案在以下公式中给出:

流量系数

$$ c_v = \ frac {q} {\ sqrt {\ delta p \ times s_g}} \ tag {1} $$

在哪里:

  • \(C_V \):流量系数
  • \(Q \):流量排放\((GPM-GALLONS \,每\,分钟)\)
  • \(\ delta p \):压力下降\((psi)\)
  • \(s_g \):水的比重

扭矩系数

$$ c_t = \ frac {t(x)} {\ delta p \ times d ^ 3} \ tag {2} $$

在哪里:

  • \(C_T \):扭矩系数
  • \(t(x)\):X轴扭矩\((n.m)\)
  • \(\ delta p \):压力下降\((psi)\)
  • \(d \):管道直径\((in)\)

结果比较

下面给出从SimScale获得的流动和扭矩系数的比较:下面给出了从[1]获得的参考结果:

流量系数比较
图5:参考结果与SimScale之间的流量系数比较
扭矩系数比较
图6:参考结果与SimScale之间的扭矩系数比较

当在我们在线后处理器中观察到的模拟开口角度时,管内的流量轮廓在模拟开口角度下打开:

当阀门以20° -  50°角打开时,速度分布平面
图7:当阀门在20° - 50°角上打开时,在中心线的管道内的速度幅度轮廓。
当阀门以60° -  85°角打开时,速度分布平面
图8:当阀门在60° - 85°角上打开时,中心线的管道内的速度幅度轮廓。

笔记

如果您仍然遇到验证您的仿真问题,请在我们的问题上发布问题论坛或者联系我们

最后更新:5月19日,2021年

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