注水的案例
CFX中箱體注水模擬 ￥1
CFX中箱體注水模擬
本案例主要是在CFX流體軟件中模擬箱體注水的現象，水管以一定的速度進水，則水在重力的作用下流進箱體，同時將箱體內的空氣排出。該類分析主要可以應用在流道分析，兩相流分析等，基本原理和fluent相同都是簡單的混合液體中的VOF分析。
該分析適用于初級學者，可以學習該類分析的基本原理和操作過程。高手請繞道吧。
具體的注水過程如圖所示
新對于案例中理解起比較困難，下面主要講解一下基本原理和過程
1.模型在CFX中必須為三維模型（不像fluent可以支持二維），建立箱體和注水口的模型，相當于只建立液體水的空間模型，不需要建立管子和箱體的壁面
2.將該體積的材料設置為兩種，空氣和水。設置重力。設置空氣和水的交界面為表面張力作用。
3.材料設置好之后，初始化箱體，設置空氣為1，液體為0，表示初始狀態為空氣
4.設置邊界條件，將所有的箱體周圍設置為wall，表示液體不可流出
設置上方表面為開口，設置兩相為空氣1，水為0，表示箱體上方都是空氣
5.設置進水口為速度進口，設置兩相的空氣為0，水為1，表示進水口，進來的都是水
6.設置相應的求解容差和步長等求解參數，保存的頻率，求解即可
作者：范文哲（fwz0703@163.com，公眾號：CAE_ANSYS）
以下為計算源文件，請下載后運行計算，之后查看結果即可
20190731_CFX 箱體注水分析.zip
以下無內容
展開 水箱注水（無限）流固耦合仿真
本版主要講解往水箱注水的過程， 流固耦合分析，無盡水流遠遠不斷注水。
本次水箱注水流固耦合仿真,采用hypermesh軟件作為網格前處理，之后導出K文件在ls-prepost設置關鍵字，之后保存提交LS-Dyna求解器求解，再將結果文件讀入到ls-prepost后處理。
仿真結果如圖所示：
詳細的建模和設置教程以及最后的計算K文件見：
https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1197150
水箱注水（無限）流固耦合仿真 ￥350
本版主要講解往水箱注水的過程， 流固耦合分析，無盡水流遠遠不斷注水。
本次水箱注水流固耦合仿真,采用hypermesh軟件作為網格前處理，之后導出K文件在ls-prepost設置關鍵字，之后保存提交LS-Dyna求解器求解，再將結果文件讀入到ls-prepost后處理。
仿真結果如圖所示：
基于SPH方法的水箱注水模擬 ￥500
本篇文檔基于C++語言對水箱內注水過程進行了編程實現和模擬，具體效果展示如下：
感興趣的朋友可下載源程序文件
基于CFD仿真技術的水池注水分析
基于CFD仿真技術的水池注水分析.zip
[案例分析]STARCCM+入門系列之——VOF水池注水過程
1、問題描述本案例介紹如何模擬從水管向水池注水的過程。幾何體顯示如下：
2、軟件設置（1）本案例流體是湍流。使用默認的K-Epsilon 湍流模型，并在-y 方向施加重力。由于該問題還涉及多相流體，因此分析需要兩種流體（空氣和水）。但是，由于這兩種流體占據相同的域，所以僅需一個連續體和一個網格即可設置模擬。本案例物理連續體的設置如下：
（2）在物理連續體的歐拉多相節點為多相流創建水和空氣兩相。創建成功以后的節點如下：
（3）連續體中的兩個流體空間分布的初始條件是：只在水管進口注入水，在水管和水池內注入空氣。兩種流體均是靜止的。在初始條件節點，把水和空氣的初始體積分數設為0和1。
（4）設置邊界條件。本案例所用的幾何體有3個邊界。將水管進口設為質量流量進口，將水池上部邊界分配壓力出口邊界條件。進口水相和空氣相的分布為1和0，出口壓力水相和空氣相的分布為0和1，邊界條件的物理值設置如下：
（5）設置求解器參數和停止條件。本案例使用瞬態模擬，時間步長為0.001s 運行此計算 5.0 s。結果展示如下：
本文轉自有限猿仿真博客，感謝原作者。如有侵權請立即聯系刪除。
展開 常頂揮發線的露點腐蝕與多相流模擬
對所建立的模型進行流體力學的計算和結果分析，步驟如下：
網格劃分
對已生成的模型采用自由剖分四邊形網格劃分，管道與直管連接區域、水跌落區域以及壁面邊界區域網格需要細化
求解器設置
采用瞬態求解器進行求解
設置精度要求為0.001
后處理
直接通過軟件后處理功能獲得所需要的數據和圖像
由于計算為瞬態結果，部分數據需要進行時間平均處理
2.2.4 注水工況介紹
共進行了三種注水入口速度和三種液相粒徑對應注水工況下的多相流模擬，其中考慮到注水流量與入口速度變化規律一致，故均由注水入口速度來表征，而液滴粒徑的變化主要是受注水口噴頭結構的影響。
展開 Fluent VOF仿真實例-水箱注水
3.5s內注水動畫如下：
作者：曾社銓
來源：iCFD
加氫裝置高壓換熱器開裂原因分析及預防和解決對策
通過采取E106A前臨時注水的方式對銨鹽進行沖洗，但因注水系統流量的限制，使得注水量不足，導致NH4Cl不能全部被沖洗掉。殘留的NH4Cl吸收水分形成水溶液，并水解形成酸性Cl-腐蝕環境，其pH越低，奧氏體不銹鋼對Cl-應力腐蝕敏感性越強。
（2）奧氏體不銹鋼材質換熱管的U形彎處，存在較大殘余應力，管束內彎與反應產物接觸的管子內壁為拉應力集中區域，且管內外壓力差比較大，為14.51MPa。殘余應力和外加載荷是誘導應力腐蝕開裂的力學條件。同時在酸性環境和Cl-腐蝕的共同作用下，管子逐漸產生腐蝕裂紋源并擴展，導致強度減弱。在管內外壓差作用下，造成奧氏體不銹鋼0Cr18Ni10Ti換熱器Cl-應力腐蝕開裂并最終導致爆管。
建議措施
1
加強原料控制
（1）建立加氫裂化裝置原料油總Cl分析平臺，包括分析設備和方法。加強原料總Cl分析監測，健全高低壓分離器脫除水分析項目，加強對重整氫的HCl含量分析。
（2）根據原料中Cl、N含量的分析數據，對原料進行適當摻煉，確保Cl、N含量不超出裝置設防值。
（3）提升連續重整裝置重整氫脫Cl效果，可有效降低包括加氫裂化在內的所有使用重整氫裝置的Cl腐蝕和結鹽風險。
2
優化工藝控制措施
（1）對運行狀況進行監測，及時調整注水。發現壓降較大時，及進在E106A前進行注水，對析出的氯化銨鹽進行沖洗，緩解NH4Cl對管束的堵塞和腐蝕。
（2）對工藝注水設施進行優化。對E106A注水系統進行核算，確保能夠提供足夠的注水量，并保證注水量的25%為液態水；在注水點后果安裝混合器，確保注水的水能夠均勻混合。注水時應采用專用注水噴頭，避免對主管線造成沖刷腐蝕，使管線局部腐蝕減薄。
（3）對結鹽溫度進行計算與控制。
展開 加氫裝置高壓換熱器開裂原因分析及預防和解決對策
通過采取E106A前臨時注水的方式對銨鹽進行沖洗，但因注水系統流量的限制，使得注水量不足，導致NH4Cl不能全部被沖洗掉。殘留的NH4Cl吸收水分形成水溶液，并水解形成酸性Cl-腐蝕環境，其pH越低，奧氏體不銹鋼對Cl-應力腐蝕敏感性越強。
（2）奧氏體不銹鋼材質換熱管的U形彎處，存在較大殘余應力，管束內彎與反應產物接觸的管子內壁為拉應力集中區域，且管內外壓力差比較大，為14.51MPa。殘余應力和外加載荷是誘導應力腐蝕開裂的力學條件。同時在酸性環境和Cl-腐蝕的共同作用下，管子逐漸產生腐蝕裂紋源并擴展，導致強度減弱。在管內外壓差作用下，造成奧氏體不銹鋼0Cr18Ni10Ti換熱器Cl-應力腐蝕開裂并最終導致爆管。
建議措施
1
加強原料控制
（1）建立加氫裂化裝置原料油總Cl分析平臺，包括分析設備和方法。加強原料總Cl分析監測，健全高低壓分離器脫除水分析項目，加強對重整氫的HCl含量分析。
（2）根據原料中Cl、N含量的分析數據，對原料進行適當摻煉，確保Cl、N含量不超出裝置設防值。
（3）提升連續重整裝置重整氫脫Cl效果，可有效降低包括加氫裂化在內的所有使用重整氫裝置的Cl腐蝕和結鹽風險。
2
優化工藝控制措施
（1）對運行狀況進行監測，及時調整注水。發現壓降較大時，及進在E106A前進行注水，對析出的氯化銨鹽進行沖洗，緩解NH4Cl對管束的堵塞和腐蝕。
（2）對工藝注水設施進行優化。對E106A注水系統進行核算，確保能夠提供足夠的注水量，并保證注水量的25%為液態水；在注水點后果安裝混合器，確保注水的水能夠均勻混合。
展開 流體仿真軟件VirtualFlow：Level-set在多相流模擬中的應用
對于水瓶注水問題，需要設置注水口的流入速度或流量邊界條件，以及水瓶出口的壓力邊界條件等，由于出入口在同一平面，需要先創建子邊界，隨后設置入口、出口邊界條件。
圖 3.5創建子邊界，并設置入口出口邊界條件
（6）初始條件設置
確定初始時刻流場的狀態，包括流體的初始速度、壓力分布以及Level-set函數的初始值等。在水瓶注水算例中，通過高級初始化功能實現以下條件：初始時刻水瓶內可以為空氣，注水口處具有一定速度的水流進入，此時Level-set函數在水瓶內部的初始值應根據流體的初始分布進行設置，以正確地標識出水和空氣的相界面位置。
圖 3.6編寫高級初始化文件，并編譯、初始化，完成整個高級初始化流程
（7）計算設置
本算例采用瞬態求解，模擬整個注水過程。根據計算模型的特點和精度要求，設置合適的求解器參數，如時間步長、收斂準則、松弛因子等。時間步長的選擇需要在計算精度和穩定性之間進行權衡，過小的時間步長會導致計算時間過長，而過大的時間步長可能會引起數值振蕩或計算發散；收斂準則則用于控制方程求解的精度，通常根據殘差的大小來判斷是否收斂。
圖 3.7設置時間步長及相關參數，方程參數可保持默認
（7）計算過程與結果輸出
在完成上述設置后，啟動計算過程，求解器將根據設定的邊界條件、初始條件和求解器參數，通過迭代計算逐步求解流場的演變過程。當計算達到設定的時間步數或滿足收斂條件時，計算結束，此時可以輸出相關的計算結果，包括二維或三維的流場分布圖、速度矢量圖、相界面演化圖等，以便對模擬結果進行可視化分析。
圖 3.8輸出流體密度云圖
3 工程應用
3.1 石油工程
在石油開采過程中，注水開采是一種常見的二次采油方法，通過向油藏中注入水來驅替原油，提高原油的采收率。
展開 
西門子S7-1200 PLC 水箱水位控制程序案例
4
編寫水箱放水和進水控制程序
因為有三個水箱，它們的注水和放水的過程是一樣的，我們就可以把水箱的注水和放水過程的程序編寫成一個帶形式參數的FB塊，方便重復調用。
具體操作是添加一個FB塊，并命名為“水箱控制”，在FB的接口區建立相應的形式參數變量，然后再編寫FB中的控制程序。
以上是打開放水閥程序，當按下放水閥開按鈕時，放水電磁閥打開，按下放水閥關按鈕或者水位達到低水位時，關閉放水閥。
以上標記水箱空標志程序，因為水箱出現空信號后可以進行注水操作，但是一次只能對一個水箱進行注水，所以當標記水箱為空標志信號為1時，才可以進行注水操作。
當水箱水位到達低水位，則說明水箱是空的，這時如果另外兩個水箱的空標記信號沒有，那么這個水箱的空標記信號輸出為1，如果另外兩個水箱已經有水箱出現空標記信號的話，那么這個水箱的空標記信號不能輸出為1。
而且當這個水箱開始注水時，水箱的空標記信號需要復位。
以上是開進水閥程序，當水箱空標記為1時，就可以打開進水電磁閥，同理因為一次只能對一個水箱進行注水操作，所以如果檢測到另外兩個水箱有注水操作時，那么這個水箱也不能進行注水操作。
展開 連續重整裝置有哪些易腐蝕關鍵部位？該如何進行檢查與防護？
03
改進措施
針對脫戊烷塔頂冷凝系統腐蝕，在脫戊烷塔頂的揮發線增設注水管線，注水量約為塔頂流量的1%；同時監測脫戊烷塔頂回流罐排出水的PH值，如果PH值低于6，則需在注水中加注少量緩蝕劑或中和劑。
乙烯裝置裂解氣壓縮機級間為何結焦？有什么解決對策？
03
裂解氣壓縮機級間注水
近些年在國內各個乙烯裝置中廣泛采用濕壓縮技術來消除或控制裂解氣壓縮機結焦問題，取得了良好效果。濕壓縮技術就是在裂解氣壓縮機入口或級間向被壓縮氣體噴入冷卻液體，噴入的液體與高溫氣體直接接觸進行熱量交換，由于液體蒸發需要吸收大量的熱，使壓縮過程更接近于等溫壓縮，從而達到降低下一級葉輪出口氣體溫度的目的，進而達到降低每段出口溫度的目的。采用連續注水方式，其冷卻作用主要是來自水的蒸發潛熱。此時壓縮機出口氣體溫度和功耗均低于絕熱壓縮時的數值。
表2給出了典型裂解氣壓縮機級間注水前后壓縮機的參數。
圖11給出了典型裂解氣壓縮機各個操作工況注水前后的排氣溫度的變化情況。
圖12給出了典型裂解氣壓縮機各個操作工況注水前后軸功率的變化情況。
對表2、圖11和圖12進行比較發現，采用壓縮機級間注水技術，可明顯降低段間出口溫度，可有效防止介質中的不飽和烴聚合結焦，有效延長裂解氣壓縮機的運行周期，減少事故發生。另外，由于對壓縮機級間進行注水，盡管使得壓縮機實際處理能力略有增加，但是從熱力學上分析，由于壓縮機排氣溫度降低，級間換熱器負荷下降，使氣體更容易壓縮，減少了規定壓比所需的能頭，總的效應就是降低了壓縮機的功耗。
04
其他
（1）在壓縮機氣流通道內壁噴涂阻垢襯里，可以起到阻礙聚合物凝聚、黏附，從而防止焦垢形成。阻垢襯里的主要成分是聚四氟乙烯，其結構從內到外有三部分：
①金屬黏合層；
②中間連接層；
③阻垢層。
展開 新技術——水輔助注塑成型技術介紹
目前，由于水輔助注塑成型技術還是一項新興的技術，如下的關鍵問題亟待解決
在注水前，注射壓力和工藝方法在各個方面都是不變的，這就提出了怎么樣注水和在哪注水的問題以及怎樣把水排出去，用什么相關的設備和控制技術來完成等問題。其他問題集中在注水孔和閥門的設計以及模具的調整方面，特別是水的密封問題。這也是水輔助注塑成型不會很快取代氣體輔助成型的原因所在。
水輔助注塑成型技術適應性的研究。需要利用各種不同高分子材料（含玻璃纖維和不含玻璃纖維以及其他微納米添加劑等）對其工藝特性、結構特性、質量（力學性能、表面質量等）的基礎研究、控制系統進行系統性的研究，以獲得必要的技術資料。
水輔助注塑成型是近幾年新興發展起來的注塑成型技術，因此相關的研究與文獻資料都相當有限，在整個設備的建立上幾乎都沒有完整的參考資料。但是從其與氣體輔助注塑成型相比較可以看到，水輔助注塑成型在未來將有更廣闊的應用領域。因此在現有條件下，充分利用已有的氣體輔助注塑成型工藝研究基礎開展有關水輔助注塑成型研究，不僅能填補國內空白，而且也可參與國際的科研競爭，促進其商品化進程。
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