球閥流量計的CFD模擬CFDesign/Wildfire2.0算例


model1.GIF

模型描述
一球閥流量計,初始設計(design1)中閥芯的半徑為0.28inches,改進設計(design2)閥芯的半徑為0.3inches。
模擬目的
實現兩種不同設計的流量計的流場模擬,獲得進出口壓差,壓力速度分布狀況,及其閥芯的運動狀況,并分析兩種不同設計下的優劣。
模擬結果
design1設計中閥芯開啟時“水錘”效應嚴重,出現較大振幅的振蕩,design2中閥芯半徑為0.3inches,閥芯開啟時具有較平穩運動狀態,振幅較小。
模擬過程
導入CFdesign:直接從pro/e界面將裝配件導入到CFdesign中
單位:inch-watt
邊界條件:(圖中箭頭所示方向為流體流動方向)
? 進口: 2 GPM
? 出口: 0 PSI
網格設定(手動設定網格):
體網格:? 選取所有零件,設定網格尺寸為0.05 inches;
? 球閥外殼尺寸為0 inches(對分析結果沒有影響的零部件,網格尺寸設定為0);
? 彈簧設定網格尺寸為0.03 inches
? 彈簧設定網格尺寸為0.03 inches
面網格
? 球閥的球面設定為0.02 inches
材料設定
除進、出口及自動生成的流體區域(外殼+進、出口+閥心包圍的空腔部分)設定為H20_Constant外,其余均為Steel_Constant;
運動模塊設定(線性)
球閥:設定為流體驅動;方向矢量(0 -1 0);初始位置為0;最小位置范圍為-0.05;最大位置范圍為0.1;
球閥上的ressistive force設定 為spring來模擬彈簧:
接觸位移:0 inch
壓縮位移:0.05 inch
接觸壓力:0 lbf
壓縮壓力:0.5 lbf
分析選項設定
flow on(可壓縮)
求解設置
瞬態求解(默認方式)
時間步長:使用estimate來估計時間步長
內部迭帶:1
中間結果存儲:每一個時間步長存儲一次
模擬結果
圖1:design1 的速度等值面(顏色表壓力)
iso.gif

圖2 design1的跡線圖
trace.gif

圖3:design1 速度矢量圖
001_1.gif

圖4:design2 速度矢量圖
002_1.gif

圖5:design1&design2 的結果對比
compare_!.gif

圖6: design1&design2的閥門芯隨時間的運動軌跡
design comparison.GIF
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