ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО МОДУЛЯ ANSYS FLUENT ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕЧЕНИЯ МЕТАНА В РЕДУКТОРЕ С ДИАФРАГМОЙ
,
НИ ТПУ
Зачастую при проектировании газовых редукторов стоит задача определения поля распределения давления при заданном входном давлении и получении требуемого выходного давления. Решение данной задачи позволяет выбрать необходимые параметры диафрагмы. Решить поставленную задачу с помощью математического аппарата и гидравлических расчетов порой очень сложно и трудоемко, поэтому, для решения подобных задач в современном проектировании используется универсальный программный комплекс Ansys Fluent, позволяющий проводить анализ широкого спектра промышленных задач динамики жидкости и газа (многофазных, реагирующих) потоков с учетом теплообмена (кондуктивного, конвективного и радиационного) [1,2].
Приступая к моделированию течения метана в редукторе с диафрагмой, зададим следующие начальные условия:
область решения составляет 60 см; диаметр трубопровода составляет 5 см; высота кольца диафрагмы составляет 1,5 см относительно центра трубопровода; ширина диафрагмы 3 мм; начальная скорость потока метана 10 м/c.Разберем следующие задачи:
Определение поля распределения давления.
Рис 1. Поле распределения давления метана внутри трубопровода (Contours of static pressure (pascal))
Таким образом, мы получили величину скачка давления до и после диафрагмы, которая квадратично возрастает с ростом скорости течения.
На рис. 2 схематически показано распределение давления вдоль оси трубы − скачок давления происходит в области отверстия диафрагмы.
Рис 2. Распределение давления вдоль оси трубы
Определение поля скоростей потока перекачиваемого газа.
Рис 3. Поле распределения скоростей движения метана внутри трубопровода
(Contours of velocity magnitude (m/s))
Получение наглядной картины распределения линий тока перекачиваемого газа.
Рис 4. Линии тока потока метана вдоль трубопровода
(Pathlines colored by particle ID)
Рис 5. Начальное и конечное давление
Итак, мы можем сделать вывод, что в результате данного расчета при скорости метана 10 м/c и с такими соотношениями диаметра трубопровода к диаметру диафрагмы и ее толщине получается перепад давления в 2444,5 Па (рис. 5).
Таким образом, в результате проделанной работы, была получена компьютерная модель трубопровода с диафрагмой, позволяющая в кратчайшие сроки проектировать трубопровод, отвечающий всем требуемым параметрам и режимам перекачки транспортируемого продукта.
Список литературы:
ANSYS и LMS Virtual Lab. Геометрическое моделирование. — М.: ДМК Пресс, 2006. — С. 240. ANSYS для конструкторов. — М.: ДМК Пресс, 2009. — С. 248.
