Simulace proudění vzduchotechnickými klapkami

Využití počítačové simulace proudění k ověření koeficientů tlakové ztráty s cílem snížit/eliminovat náklady na měření.

Zadání projektu

Cílem úlohy je výpočet tlakových ztrát pomocí programu Ansys Fluent.
Pro ukázku slouží výpočet tlakových ztrát požární klapky (dále jen PK).

Geometrie a síť

Oddělením konstrukce byly poskytnuty detailní 3D modely PK. Modely byly vyčištěny a zjednodušeny v programu Ansys SpaceClaim. Jako první byl vypočítán nejmenší vyráběný rozměr PK. Výpočetní síť byla vytvořena v programu Ansys Fluent meshing. Celkem byly vytvořeny tři typy výpočtových sítí. Na základě odchylky od měření a náročnosti na výpočet byla vybraná polyhedrální síť o velikosti 1 milionu buněk, skewness 0,69 a max. aspect ratio 63.

Simulace proudění

Výpočet byl uskutečněn v programu Ansys Fluent. Úloha byla řešena jako stacionární, se zanedbáním gravitačních sil. Jako médium byl zvolen vzduch popsaný stavovou rovnicí ideálního plynu. Vstup (inlet) nastaven hmotnostním průtokem a výstup tlakovou podmínkou. Zvolen byl model k-epsilon, realizable se stěnovou funkcí enhanced wall treatment.

Výsledky

Bylo vyřešeno několik simulací s různými hodnotami hmotnostních průtoků v rozsahu pracovních rychlostí PK. Z vypočítaných hodnot byl následně dopočítán koeficient tlakové ztráty ξ. Odchylka od měření v rozsahu pracovních rychlostí byla < 5 %.

Následně byl stejným způsobem vytvořen model, výpočetní síť a proveden výpočet pro největší PK. Počet buněk sítě byl 6,6 milionu, skewness 0,7 a max. aspect ratio 79.  Nastavení výpočtu bylo stejné jako v prvním případě. Hodnoty byly porovnány s měřením. Maximální odchylka od měření byla shodně v řádu jednotek %. 

Použitý software

Ansys Fluent

Nástroj pro 2D/3D počítačovou simulaci proudění (CFD). Jeho charakteristickým rysem je jeho všestranné použití od základní po fyzikálně komplikované aplikace.

Zobrazit