圓柱水箱的案例
聲學(xué)仿真專題 | 圓柱水箱液面晃蕩模態(tài)分析
南京安世亞太公司
本文使用聲學(xué)模塊求解圓柱水箱內(nèi)液面的晃蕩頻率，水箱安置在鋼結(jié)構(gòu)框架上，固定鋼結(jié)構(gòu)的底部。
1 建模
模型如下圖所示：
2 材料參數(shù)
水的密度和聲速如下圖所示：
3網(wǎng)格劃分
有限元模型如下圖所示：
4 分析設(shè)置
液面晃蕩頻率分析的設(shè)置如下：
5 分析結(jié)果
液面延著長邊晃蕩頻率結(jié)果如下：
圓柱形水箱晃動CFD模擬
項(xiàng)目概述
汽車水箱是水冷式發(fā)動機(jī)的重要部件，作為水冷式發(fā)動機(jī)散熱回路的一個重要組成部件，能夠吸收缸體的熱量，降低缸體最大溫度，防止發(fā)動機(jī)過熱。發(fā)動機(jī)的熱量通過冷卻水作為熱載體，再通過大面積的散熱片以對流的方式散熱，以維持發(fā)動機(jī)的合適工作溫度。
在剎車和啟動過程中，水對水箱壁撞擊所產(chǎn)生的壓力影響到整個冷卻系統(tǒng)的穩(wěn)定性，當(dāng)晃動極為劇烈時，甚至?xí)斐伤脽o法吸取到水，壓力變化引起的振動噪聲也是衡量整車舒適性的重要指標(biāo)之一。因此，水箱晃動一直是發(fā)動機(jī)冷卻系統(tǒng)開發(fā)過程中需要研究的重點(diǎn)問題，需要利用CFD研究水箱在晃動過程中液面分布情況。
本項(xiàng)目利用openfoam軟件對圓柱形水箱晃動問題進(jìn)行CFD仿真分析。
2. 模型簡化
模擬項(xiàng)目圓柱形水箱長1m，直徑0.4m，水箱容積110升。模型如下圖所示：
圖一：水箱簡化模型
圖二：水箱截面圖
3. 網(wǎng)格劃分
使用snappHexMesh工具對幾何模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格為混合網(wǎng)格（如圖3）。網(wǎng)格具體信息參數(shù)如下表1所示：
圖三：水箱網(wǎng)格
4.物性參數(shù)
分析所涉及流場介質(zhì)主要包括水和空氣，液面張力sigma值取0.07N/m，其相關(guān)物性參數(shù)如表2所示。
5. OpenFoam求解器設(shè)置
本項(xiàng)目為求解水箱的兩相流流場，湍流模型選用laminar，需分別設(shè)置對應(yīng)fvSchemes離散方法，fvSolution方程求解方法， setFieldsDict初始場液相體積分?jǐn)?shù)，dynamicMeshDict油箱晃動的動網(wǎng)格參數(shù)及求解控制參數(shù)。
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