管道仿真的案例
管道內(nèi)固體污染物顆粒的沖蝕仿真 ￥500
用于輸送石油和天然氣之類流體的管道通常包含流動流體攜帶的固體污染物顆粒，例 如沙子。這些固體顆粒會撞擊管壁，使表面材料變形或剝離的過程稱為沖蝕。 除了管壁材料的物理損耗之外，固體顆粒的沖蝕可能會以其他更間接的方式損害管道。 例如，固體顆粒可能會損壞管道內(nèi)的耐腐蝕層，還可能去除內(nèi)表面的化學緩蝕劑，使 管壁中更易受腐蝕的材料暴露在外。這種協(xié)同效應通常由術(shù)語沖蝕 表示，它們可能導 致石油和天然氣管道加速退化，因此為此付出的代價極高。 管道沖蝕仿真對于設(shè)計、優(yōu)化和診斷來說是強大且具成本效益的工具。本例計算帶有U型管道的沖蝕磨損率，沖蝕模型采用Finne模型，模擬結(jié)果展示如下：
感興趣的朋友，可下載模型源文件，進行交流。
展開 管道接頭的等向硬化仿真分析
1.背景及意義
盤為代表的管道連接結(jié)構(gòu)常常是整個系統(tǒng)中最容易發(fā)生失效的位置，因此，對管道接頭的接觸分析就顯得尤為必要，由于仿真能夠觀測處更準確的應力應變情況且時間及經(jīng)濟成本低，故本案例以法蘭盤為例，對法蘭盤管道接頭進行仿真分析。
2.問題描述
圖1給出了法蘭盤的基本幾何尺寸及法蘭盤接頭的物理模型，其中圖1（A）為幾何尺寸，圖1（B）為物理模型。應當注意的是，考慮到連接處的局部效應，草圖中保留了長0.1mm的管道（圖中紅色標志區(qū)域），也正因為如此，此法蘭盤接頭并非對稱結(jié)果，但在仿真中，為節(jié)約分析時間對模型進行簡化分析，采用軸對稱單元進行分析，仿真分析全程采用統(tǒng)一的mm建模單位。
圖1幾何模型（A）幾何尺寸（B）物理模型
3.有限元分析
模型采用外部導入方式打開，正式在Abaqus中分析的步驟如下圖2所示。主要包括：查看法蘭盤接頭部件，檢查部件模型信息是否丟失、查看部件屬性（包括材料參數(shù)定義，截面塑性定義、單元定義）、查看裝配、檢查分析步設(shè)置、定義接觸（采用自動面面接觸）、定義約束（模型兩端施加250KN）、最后定義初始邊界條件（主要是溫度場實現(xiàn)4次25攝氏度→350攝氏度的升溫和350攝氏度→25攝氏度的降溫）、之后對模型進行等向硬化分析，需要導入材料的實際塑性數(shù)據(jù)，應當注意：由于拉伸計的限制，一般拉伸樣條測試得到的工程應力-工程應變曲線，需要轉(zhuǎn)化為真實應力-應變曲線關(guān)系才能用于有限元分析材料的定義。真實的應力應變數(shù)據(jù)見附件，這里不再單獨說明。最后對導入的硬化數(shù)據(jù)表進行擬合，刪除塑性數(shù)據(jù)中的最后一行重復數(shù)據(jù)即可提交求解。最后通過可視化后處理模塊Visualization進行等效塑性應變及應力云圖的分析查看·。得到的云圖結(jié)果如圖3所示?？梢园l(fā)現(xiàn)，法蘭盤接頭的四周應變值較大，而中間靠近圓心的倒角處反而處于較低的應力應變范圍。
展開 伏圖流體力學分析功能介紹及三維管道流動仿真APP開發(fā)
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</div><p><br></p><p><strong>三、三維管道流動仿真APP開發(fā)</strong></p><p><br></p><p>作為仿真PaaS平臺，伏圖內(nèi)置的APP開發(fā)器支持用戶以無代碼化的方式便捷封裝參數(shù)化仿真模型及仿真流程，將仿真知識、專家經(jīng)驗轉(zhuǎn)化為可復用的仿真APP。封裝好的仿真APP可通過工業(yè)仿真APP商店Simapps，實現(xiàn)云端部署與在線應用，為用戶提供在線仿真工具。</p><p><br></p><p>在這里我們以一個簡單但具有廣泛代表性的流體問題——冷熱流體在管道內(nèi)湍流混合過程為例，來展示流體力學APP的開發(fā): <a href="https://www.simapps.com/v/222846.html" rel="noopener noreferrer" target="_blank" style="color: rgb(0, 136, 204); background-color: transparent;">三通管湍流內(nèi)流場冷熱流混合效果分析 – Simapps Store – 工業(yè)仿真APP商店</a></p><p><br></p><p>冷熱流體在三通管內(nèi)的湍流混合是一類具有代表性的典型問題，對于工業(yè)系統(tǒng)的效率、安全性和經(jīng)濟性具有重要的實際意義。該分析能夠幫助工程師提高混合的均勻性和效率，從而減少能源浪費和因熱波動誘發(fā)的熱應力、熱疲勞，降低部件失效風險，可作為管道優(yōu)化的基礎(chǔ)。
展開 地磁作用下油氣管道力磁耦合仿真分析與實驗研究
圖2 管道復雜應力磁導率曲線
2 輸油氣管道磁力學模型仿真分析
本文采用MATLAB的COMSOL Multiphysics工具箱進行建模，通過內(nèi)部嵌入的CAD建模工具直接在軟件中建立輸油氣管道模型，設(shè)置管道外壁直徑為508 mm、管壁厚度為10 mm、拉伸管道長度為600mm的三維空間管道模型，如圖3所示。管道模型建立完成之后進入物理場模式，添加仿真模擬所需要的電磁場和力學接口，對輸油氣管道進行靜態(tài)和低頻系統(tǒng)中磁場的計算，將物理場設(shè)置為管道瞬態(tài)問題的研究。先用四邊形單元格類型對管道模型的邊界面進行剖分，沿著選取面的路徑對其進行掃掠直至完成整個管道壁的剖分，對建立的管道模型設(shè)置條件約束后進行網(wǎng)格劃分。按照如上步驟完成輸油氣管道磁力學實驗的模型建立，對輸油氣管道添加不同大小的內(nèi)壓荷載，通過有限元仿真模擬軟件中自帶的計算求解過程和后處理功能，計算得出不同環(huán)境下輸油氣管道壁上磁信號的分布情況，對實驗結(jié)果進行分析，得出輸油氣管道磁通量信號隨復雜應力的變化規(guī)律。
圖3 管道模型建立
2.1 內(nèi)壓作用下的復雜應力
將輸油氣管道在介質(zhì)內(nèi)壓荷載作用下各個方向上的復雜應力進行分解，根據(jù)管道應力分析理論，當管道受內(nèi)壓荷載作用時，在輸油氣管道環(huán)向產(chǎn)生的應力為：
式中：σn為輸油氣管道環(huán)向產(chǎn)生的應力，MPa;P為管道受內(nèi)壓荷載，MPa;D為輸油氣管道外徑，mm;t為管道壁厚，mm。
對輸油氣管道軸向應力進行研究，其大小為環(huán)向應力的一半，與內(nèi)壓的關(guān)系為：
輸油氣管道壁所承受的內(nèi)壓荷載對應的復雜應力值見表1。
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35 Fluent實用案例 | 摻氫天然氣管道泄露擴散過程仿真
本案例對埋地摻氫天然氣管道在土壤多孔介質(zhì)影響下的氣體泄漏擴散規(guī)律展開了仿真計算。主要涉及到多孔介質(zhì)，組分傳輸，局部初始化三個部分。計算模型依據(jù)相關(guān)文獻進行設(shè)置，對摻氫20%的天然氣泄漏擴散情況展開分析，通過對該案例的學習與掌握，后續(xù)可以對制定管道泄露應急決策方案進行相關(guān)指導。
1 workbench 設(shè)置
本案例的計算模塊如下圖所示：
2 SCDM 設(shè)置
2.1 導入幾何
依據(jù)相關(guān)文獻，對幾何模型進行建立，其中管道為wall，y軸上方壁面為壓力出口，其他面位symmetry，管道泄露孔為φ=10mm的壓力入口，具體幾何尺寸如下：
2.2 網(wǎng)格設(shè)置
采用Fluent meshing進行網(wǎng)格劃分，對泄漏孔附近網(wǎng)格進行加密，具體的網(wǎng)格劃分如下圖所示：
3 FLUENT 設(shè)置
3.1 General設(shè)置與網(wǎng)格導入
首先導入網(wǎng)格，因為是研究擴散規(guī)律，因此需要開始瞬態(tài)，具體設(shè)置如下圖所示。
展開 管道式淺空腔內(nèi)流致噪聲數(shù)值仿真
本案例建立了一管道式淺口腔結(jié)構(gòu)，基于COMSOL軟件的CFD模塊和聲學模塊仿真了管道系統(tǒng)中一種簡單的腔內(nèi)流噪情景。仿真結(jié)果如圖所示。
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Fluent 摻氫天然氣管道泄露擴散過程仿真(一)
<p>本案例對埋地摻氫天然氣管道在土壤多孔介質(zhì)影響下的氣體泄漏擴散規(guī)律展開了仿真計算。主要涉及到多孔介質(zhì)，組分傳輸，局部初始化三個部分。計算模型依據(jù)相關(guān)文獻進行設(shè)置，對摻氫20%的天然氣泄漏擴散情況展開分析，通過對該案例的學習與掌握，后續(xù)可以對制定管道泄露應急決策方案進行相關(guān)指導。</p><p><br></p><p><strong>1 workbench 設(shè)置</strong></p><p>本案例的計算模塊如下圖所示：</p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/6OCfD1OjTxpXGRhdSbGgRj7IyicwxCoUyzd408XKBeb96yj80iaDQlNHoX6h7hTjouLic1vROju7BErketGTloVtA/640?wx_fmt=png&from=appmsg"></p><p><br></p><p><strong>2 SCDM 設(shè)置</strong></p><p><strong>2.1 導入幾何</strong></p><p>依據(jù)相關(guān)文獻，對幾何模型進行建立，其中管道為wall，y軸上方壁面為壓力出口，其他面位symmetry，管道泄露孔為φ=10mm的壓力入口，具體幾何尺寸如下：</p><p><img src="https://mmbiz.qpic.cn/mmbiz_png/6OCfD1OjTxpXGRhdSbGgRj7IyicwxCoUywo4JxvkEbn2icVY7uFSJhhGfIvRI0ick87ne232cbqZfUV3w6ktib51nw/640?
展開 基于ls-dyna正弦波在管道上的傳播仿真過程 ￥5
基于ls-dyna正弦波在管道上的傳播仿真過程
導波檢測具有單點激勵，長距離檢測的優(yōu)點，廣泛應用于橋梁、管道等檢測領(lǐng)域。隨著我國西氣東輸?shù)裙こ探ㄔO(shè)．管道網(wǎng)絡的定期維護與檢測成為社會關(guān)注的熱點。由于介質(zhì)腐蝕、管道老化等因素的影響，管道事故頻發(fā)，管道導波檢測技術(shù)迅速發(fā)展起來。
使用Ansys/ LS-DYNA，建立管道表面激勵接收導波信號的仿真模型，分別在激勵區(qū)域施加瞬時力載荷，模擬正弦波在管道中的傳播情況。過程如下：
一、前處理
1、打開軟件
2、選擇單元，solid164
3、定義材料參數(shù),注意使用單位是g/cm/us
4、建立模型，
（1）管的截面的過程
布爾操作后刪除不要的部分
（2）拉伸為體，注意有缺陷的地方
5、分網(wǎng)格，建立有限元模型，采用8節(jié)點6面體單元
（1）周向分為32段
（2）徑向分為4段
（3）長度按1cm/段（缺陷處為2段）
有限元網(wǎng)格如下：
6、生成PART
7、定義邊界，加載約束條件。先定義為非反射邊界并加載，生成K文件后，修改為加載端
8、定義輸出選項
（1）計算時間1600us
（2）時步控制，采用默認值
（3）結(jié)果文件類型
（4）結(jié)果文件輸出間隔3.125us
10、生成K文件
二、修改K文件
1、非反射邊界修改為力的加載
2、定義力（離散為曲線點）
三、計算
（1）計算的設(shè)置
四、結(jié)果
1、波的傳播
2、從缺口出反射的波
3、從端口出反射的波
展開 管道漏磁內(nèi)檢測仿真APP助力管道缺陷診斷
特別是老舊管道，易受服役環(huán)境、地貌、氣候以及破壞等多因素影響，可能導致嚴重傷害和財產(chǎn)損失。因此需要對管道進行定期檢測，針對管道可能出現(xiàn)的各種類型缺陷進行識別。
漏磁內(nèi)檢測原理：檢測器在管道內(nèi)部移動時，鐵磁性材料（管壁）在檢測器磁路系統(tǒng)造成的強磁作用下會被磁化接近于飽和，而鐵磁性材料的磁導率因材料缺失影響顯著。當磁性材料沒有任何缺陷時，所有磁通全部通過管體，不會產(chǎn)生磁場泄露；但如果材料中存在缺陷，如裂縫或針孔等，則會導致局部磁導率發(fā)生變化，進而導致磁場線的扭曲和磁通的泄露。這些泄露的磁通可以在材料表面或近表面使用適當?shù)奶綔y器檢測到，并經(jīng)過上位機處理后得到相應缺陷信息。
漏磁檢測原理圖
針對各種管道檢測數(shù)據(jù)分析，目前面臨缺陷樣本庫尚未建立、缺陷診斷與評估困難等問題。為精準給出缺陷尺寸、位置和種類，亟需開展多種管道缺陷的漏磁內(nèi)檢測有限元仿真模擬，建立仿真缺陷樣本庫，為缺陷診斷與評估提供依據(jù)。
二、管道漏磁內(nèi)檢測仿真APP解決方案
本案例以管道裂紋缺陷為例，采用多物理場仿真PaaS平臺伏圖對管道漏磁內(nèi)檢查過程進行仿真分析，并將仿真模型和流程封裝成仿真APP。本案例對漏磁單元的管壁尺寸、管材磁導率、管徑尺寸、永磁體材料系數(shù)、探頭位置（提離值）、軛鐵材料、缺陷位置尺寸進行參數(shù)化建模。用戶可以通過變化獲取不同壁厚、不同缺陷位置、尺寸下的漏磁信號，為評估管道缺陷診斷提供理論參考。歡迎在線體驗：管道漏磁內(nèi)檢測仿真 – Simapps Store – 工業(yè)仿真APP商店
1、仿真模型構(gòu)建
漏磁內(nèi)檢測結(jié)構(gòu)單元由基體、磁鐵、磁鐵蓋板、鋼刷、探測器組成，下圖為漏磁內(nèi)檢測單元的簡化模型。
展開 Fluent仿真實例 – DPM模型仿真噴淋水滴在熱空氣管道中蒸發(fā)
CFD仿真思路：
先求解沒有液滴的流場；
啟動DPM模型+Species模型仿真液滴以及蒸發(fā)問題。
1、啟動軟件并導入網(wǎng)格
1.1 啟動Fluent軟件，選擇3D雙精度求解器。
1.2 導入網(wǎng)格，網(wǎng)格文件在文章底部有下載鏈接。
2、模型設(shè)置
2.1 啟動能量方程。
2.2 湍流模型。
2.3 啟動組分傳輸模型Species Model。當設(shè)置后點擊會彈出一個information確認框，點擊ok確定即可。
2.4 設(shè)置離散型DPM模型。
3、材料設(shè)置
對于本工況，空氣、水、O2和N2保留默認設(shè)置。
4、邊界條件
4.1 進口邊界，設(shè)置進口速度為16 m/s，設(shè)置進口溫度為900K，設(shè)置物料組分O2為0.23。
4.2 出口邊界，設(shè)置物料組分O2為0.23。
5、操作條件
6、設(shè)置水滴噴射點。
6.1 噴射點0，操作Dedine -> Injections…
點擊Create按鈕后，彈出設(shè)置框。
在Turbulent Dispersion按鈕，設(shè)置Discrete Random Walk Model。
6.2 建立噴射點1。噴射點1只是在噴射點0的基礎(chǔ)上，只修改噴射位置而已，所以操作上只需要copy噴射點0，然后修改位置即可。
6.3 copy噴射點1，建立其它7個噴射點，噴射點的位置如下列表，同時Total Flow Rate設(shè)置為0.003。
7、求解設(shè)置
7.1 離散方案和收斂殘差保持默認。
7.2 初始化。
7.3 迭代計算，輸入迭代步數(shù)100。計算大概35步后，計算收斂。
展開 3維管道閥門仿真
用icem-cfd建完模型畫完網(wǎng)格，導入fluent，然后設(shè)置參數(shù)，其中設(shè)的流速入口，outflow出口，閥門和管道，都設(shè)為wall，求解器選擇k-e模型，然后迭代，但是無論怎么做連續(xù)方程的數(shù)字一直是在變大，然后就報錯停止計算，想問一下到底可能是哪里出的問題，希望大家?guī)兔鉀Q一下，謝謝。
是邊界設(shè)置的不恰當還是求解器不合適呢？
光線在管道中的傳輸數(shù)值仿真
本案例基于COMSOL軟件仿真了光線通過全內(nèi)反射在彎曲光導管中傳輸，其中還研究了管的形狀對透光率的影響。仿真結(jié)果如圖：
感興趣的朋友，歡迎交流
Abaqus管道爆炸仿真案例講解
Abaqus管道爆炸仿真案例講解
CFX仿真實例 — 三維管道冷熱水混合
7、后處理
7.1 顯示主管道的流線圖。
7.2 顯示中間面的溫度分布云圖
7.3 顯示中間面湍動能（Turbulence Kinetic Energy）
來源：流體與熱控大本營 作者：曾社
空調(diào)管道流場 CFD仿真分析 ￥2
1.概述
2.計算流程
3.計算流體動力學（CFD）軟件——FLUENT 簡介
4.除霜風道流動及玻璃靜態(tài)溫度和速度分布
4.1.模型簡化和網(wǎng)格劃分
4.2.模型前處理
4.3.求解結(jié)果分析
5.吹面風道流動及風量分配計算
5.1.模型前處理與網(wǎng)格劃分
5.2.邊界條件及求解設(shè)置
5.3.模型求解及結(jié)果分析
6.分析結(jié)論
1. 概述
本報告應用 CFD 數(shù)值分析軟件，對 QQ 項目除霜效果進行數(shù)值模擬計算分析，計算出風道各風口的風量分配比例，以及玻璃速度和靜態(tài)溫度分布情況，為進一步細化設(shè)計提供依據(jù)，分析按 GB－11556 給出的條件進行。
2. 計算流程
汽車的中央除霜風道主要肩負著輸送分配用來溶化風窗玻璃內(nèi)、外表面上的霜或冰，使其恢復清晰視野的熱空氣之任務，這對駕駛安全性至關(guān)重要。所以此段風道的主要設(shè)計點在獲得良好的風量分配比例和氣流吹拂角度和點擊點位置，使擋風玻璃和兩側(cè)車窗玻璃都能得到理想的靜態(tài)溫度和速度分布。此次分析的目的就是通過對空調(diào)風道出風口一段及車廂內(nèi)的流場計算，得到出風道各風口的風量分配比例及玻璃受風情況顯示，此分析過程的流程圖。
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