瓦斯流動(dòng)仿真的案例
氮?dú)怛?qū)替煤層瓦斯仿真 ￥800
氮?dú)怛?qū)替煤層瓦斯是一種常用的安全措施，用于減少煤礦瓦斯爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。煤層瓦斯是在地下煤礦中產(chǎn)生的一種可燃?xì)怏w，其主要成分是甲烷。當(dāng)瓦斯濃度超過一定范圍時(shí)，與空氣形成可燃?xì)怏w混合物，一旦受到火源的引燃，就有可能引發(fā)爆炸事故。為了減少煤礦瓦斯爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，常采用氮?dú)怛?qū)替的方法。該方法通過向煤礦中注入大量的氮?dú)猓瑢?em>瓦斯排出礦井，并將其稀釋到安全濃度以下。
本案例基于COMSOL軟件仿真了煤層受到力學(xué)作用下的瓦斯驅(qū)替過程，仿真結(jié)果如圖所示：
感興趣的朋友，可下載模型交流！
展開 Comsol在能源行業(yè)仿真中的應(yīng)用——基于多工況下瓦斯抽采的多物理場(chǎng)耦合
</li></ul><p class="ql-align-justify"> 12月26日，技術(shù)鄰優(yōu)秀講師未央老師為您帶來直播： <strong>Comsol在能源行業(yè)仿真中的應(yīng)用——基于多工況下瓦斯抽采的多物理場(chǎng)耦合，</strong> 直播為您展開講解利用流熱固多物理場(chǎng)耦合仿真瓦斯抽采問題；并利用參數(shù)化掃描功能研究不同滲透率、負(fù)壓、溫度、時(shí)間等多工況下的變化。
展開 巖土力學(xué)中的塑性流動(dòng)仿真與分析
實(shí)地測(cè)試的成本極高，因此仿真就顯得非常實(shí)用，甚至必不可少。人們開發(fā)了很多數(shù)值模型來深入研究土壤行為。在這里，我們將向您介紹 COMSOL Multiphysics 中用于研究土壤的運(yùn)用最為普遍的模型，及對(duì)隧道開挖實(shí)例進(jìn)行分析。
巖土工程快速入門
建筑界普遍存在這樣一個(gè)趨勢(shì)：海上結(jié)構(gòu)物建造的水域越來越深；建筑物之間的距離越來越近；海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)建造在離海岸很遠(yuǎn)的深海中，這使其可能面臨著極其嚴(yán)苛的負(fù)載條件。因此，近幾十年來，巖土工程師開發(fā)了多種數(shù)值仿真來應(yīng)對(duì)這種建筑趨勢(shì)以確保建筑的安全性。
“Paris Metro construction 03300288-3″。已獲 Public domain 許可，通過 Wikimedia Commons 共享。
塑性與巖土材料
塑性是指材料能穩(wěn)定地發(fā)生永久變形而不破壞其完整性的能力，金屬、土壤、巖石、混凝土等材料便具有這樣的特性。當(dāng)造成彈性形變的應(yīng)力上升到達(dá)一個(gè)特定的應(yīng)力級(jí)別——屈服應(yīng)力時(shí)，材料開始產(chǎn)生塑性形變。
彈/塑性行為是與路徑相關(guān)的，應(yīng)力取決于材料的之前的變形行為。因此，塑性模型通常與應(yīng)力變化速率直接關(guān)聯(lián)，而非應(yīng)力和塑性應(yīng)變。整個(gè)行業(yè)中應(yīng)用最為廣泛、最著名的塑性模型是以 von Mises 屈服面為基礎(chǔ)的，該模型中塑性流動(dòng)不因壓力的大小而改變。因此，屈服條件及塑性流動(dòng)只以偏應(yīng)力張量為基礎(chǔ)。
然而，因?yàn)榉治鐾寥牢镔|(zhì)時(shí)需考慮摩擦和膨脹的影響，所以該模型對(duì)此類材料無效。讓我們來看看該如何解決這個(gè)問題，并簡(jiǎn)單介紹一下 COMSOL Multiphysics? 仿真軟件中不同的土壤塑性模型。
土壤及巖石的塑性
對(duì)于土壤和巖石等材料，摩擦和膨脹的影響是不可忽略的。眾所周知，這類材料對(duì)壓力非常敏感，當(dāng)施加壓力時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的拉伸和壓縮行為。
展開 巖石裂隙中的流體流動(dòng)仿真
本案例基于COMSOL軟件中的PDE模塊，采用雷諾方程對(duì)巖石裂隙中的流體流動(dòng)過程進(jìn)行了仿真，模擬結(jié)果如下：
感興趣的朋友可加我交流模型。
仿真案例｜葉片泵空化流動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)
許多方面可以而且必須在仿真的虛擬層次上進(jìn)行。因此，在模擬、實(shí)驗(yàn)和分析之間遵循一個(gè)很好的平衡策略是很重要的。模擬可能是非常耗時(shí)的，因此必須注意，投入不要過量。當(dāng)然，數(shù)值實(shí)驗(yàn)通常比實(shí)際硬件上的測(cè)量要便宜得多。此外，仿真技術(shù)現(xiàn)在變得越來越強(qiáng)大，應(yīng)用范圍也得到了很大的擴(kuò)展。需要注意的是，只要不可能從這些數(shù)據(jù)（數(shù)值或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)）導(dǎo)出簡(jiǎn)單的模型和視圖，數(shù)值數(shù)據(jù)就可能和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)一樣無用。
確定靜液壓泵流量極限已被證明是關(guān)鍵一步。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中，開發(fā)工程師需要一種簡(jiǎn)單、快速的計(jì)算工具來進(jìn)行純估算。1D建模是滿足這一需求的最有效方法。1D模型具有有限的變量數(shù)目，并允許進(jìn)行詳細(xì)的分析。量綱分析可以用來獲得一個(gè)問題的規(guī)則參數(shù)。計(jì)算流體力學(xué)(CFD)在模型參數(shù)確定或模型改進(jìn)時(shí)起到了很好的支持作用。在這種情況下，流量系數(shù)是一個(gè)非常突出的例子。因此，人最終可以得出一個(gè)很好的模型，該模型可以用完全開發(fā)的產(chǎn)品的可用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來驗(yàn)證。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的下一個(gè)周期中應(yīng)用該模型可能有助于避免以前的缺點(diǎn)。因此，我們嘗試在這個(gè)卓有成效的共生體中采用1D模擬和CFD并行的策略。
CFD 模擬策略
在嘗試用CFD進(jìn)行全3D葉片泵模擬之前，建議從2D可行性研究開始。原因在于FLUENT中的空化模型可能導(dǎo)致求解器的嚴(yán)重收斂問題，這需要長(zhǎng)期手動(dòng)調(diào)整求解器的設(shè)置。根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，這種情況發(fā)生在靜止的3D流中。此外，葉片泵的全面模擬需要FLUENT中提供的幾種模擬技術(shù)的組合。首先，我們有一個(gè)非定常流動(dòng)問題。正如我們?cè)诘?節(jié)中所看到的，靜液壓泵的工作方式是顯式變化的幾何形狀。運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)不是像渦輪機(jī)那樣由純粹的旋轉(zhuǎn)組成的。因此，不存在運(yùn)動(dòng)參考系，其中運(yùn)動(dòng)部件處于靜止?fàn)顟B(tài)。動(dòng)態(tài)網(wǎng)格技術(shù)的應(yīng)用是十分必要的。最后，在所注意的泵速度下，工作介質(zhì)是處于高度可壓縮狀態(tài)的流體。
展開 民機(jī)沖壓空氣系統(tǒng)流動(dòng)特性仿真研究
地面狀態(tài)下風(fēng)扇處局部壓力分布圖
流量分配仿真計(jì)算結(jié)果
不同飛行階段下各換熱器的流量分配結(jié)果如下圖所示。由于空調(diào)系統(tǒng)初級(jí)和次級(jí)換熱器同處一個(gè)流道且截面積相同，同時(shí)空氣準(zhǔn)備系統(tǒng)初級(jí)換熱器和次級(jí)換熱器也同處一個(gè)流道且截面積相同，因此空調(diào)系統(tǒng)初級(jí)換熱器與次級(jí)換熱器通過的流量一致，空氣準(zhǔn)備系統(tǒng)初級(jí)換熱器與次級(jí)換熱器通過的流量也一致。根據(jù)計(jì)算得出的流經(jīng)不同換熱器的沖壓空氣流量，對(duì)比各系統(tǒng)換熱器散熱量要求，可以得出目前沖壓空氣流道設(shè)計(jì)可以滿足各用戶系統(tǒng)的需求。
不同飛行階段下各換熱器的流量分配結(jié)果
6
研究結(jié)論
1) 采用多孔介質(zhì)模型等效替代了具有復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的換熱器部件，采用虛擬風(fēng)扇域替代了實(shí)際風(fēng)扇的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)特性。
2) 通過三維穩(wěn)態(tài)數(shù)值模型針對(duì)沖壓空氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全流道氣動(dòng)特性計(jì)算，考慮了機(jī)外空氣流動(dòng)和管道內(nèi)空氣流動(dòng)的耦合作用。
3) 獲得了空中和地面不同運(yùn)行狀態(tài)下沖壓空氣流動(dòng)壓力分布結(jié)果，以及不同飛行階段下各換熱器的流量分配結(jié)果。
展開 直播課程 | 快速的三維流動(dòng)噪聲仿真
01/直播主題&時(shí)間
快速的三維流動(dòng)噪聲仿真
11月13日（星期五） 14:00~15:00
02/您所期待的內(nèi)容
- 氣動(dòng)噪聲仿真方法及發(fā)展
- MSC氣動(dòng)噪聲聯(lián)合仿真解決方案
- 如何運(yùn)用聯(lián)合仿真方法進(jìn)行風(fēng)機(jī)及管路氣動(dòng)噪聲聯(lián)合仿真
- HVAC管道氣動(dòng)噪聲聯(lián)合仿真實(shí)例演示
精彩預(yù)告
- scFLOW2Actran氣動(dòng)聲學(xué)包的執(zhí)行機(jī)制
- scFLOW2Actran氣動(dòng)聲學(xué)包流程解析
scFLOW2Actran的設(shè)定界面
scFLOW2Actran的聲學(xué)網(wǎng)格和后處理
以HVAC系統(tǒng)氣動(dòng)噪聲解析為例，展示如何在scFLOW中實(shí)現(xiàn)聲源和聲輻射分析
03/適合誰來參加？
- 具有CFD仿真基礎(chǔ)的高校學(xué)生、企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)的工程師
- 對(duì)航空、汽車聲學(xué)領(lǐng)域知識(shí)有濃厚興趣的朋友
04/參與方式
掃描下方二維碼注冊(cè)
或點(diǎn)擊注冊(cè)：https://mpages.mscsoftware.com/WBNCH-ALL2020-11-13Acoustics3Dsimulation_LP-Registration.html
參會(huì)須知
請(qǐng)至少提前1小時(shí)注冊(cè)，直播參會(huì)鏈接將發(fā)往您所填寫的注冊(cè)郵箱。
展開 液化天然氣輸送系統(tǒng)超低溫球閥介質(zhì)流動(dòng)仿真分析
本文對(duì)LNG超低溫球閥中的空化現(xiàn)象進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果表明：隨著質(zhì)量流量的增加，LNG在球閥管道中的速度越來越大，產(chǎn)生的壓降也越來越大；LNG超低溫球閥管道內(nèi)部空化發(fā)生的位置主要位于焊接法蘭附近的縮口處，并且進(jìn)口處的空化要比出口處的空化現(xiàn)象更加嚴(yán)重。
關(guān)鍵詞：超低溫球閥;液化天然氣;空化;管道輸送;
1 概述
2021年，中國(guó)進(jìn)口LNG達(dá)8140萬噸，超過日本成為全球最大的液化天然氣(LNG)進(jìn)口國(guó)，標(biāo)志著自20世紀(jì)70年代初以來，中國(guó)首次成為全球最大LNG進(jìn)口國(guó)。在中國(guó)成為全球最大LNG進(jìn)口國(guó)的同時(shí)，LNG超低溫閥門產(chǎn)品的加工制作也迎來更大的發(fā)展空間[1]。LNG超低溫球閥主要用于天然氣液化工廠、液化天然氣接收站、液化天然氣船舶運(yùn)輸?shù)认到y(tǒng)裝置中。一個(gè)大型LNG項(xiàng)目中使用的低溫閥門數(shù)量能夠達(dá)到上萬臺(tái)，其中光是低溫球閥就能夠占到70%左右[2,3]。這些閥門對(duì)于LNG輸送系統(tǒng)的安全運(yùn)行起著決定性的作用，經(jīng)過對(duì)大量的LNG設(shè)備事故案例進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)有多起案例是由于閥門故障或者失效造成了LNG泄漏，進(jìn)而致使整個(gè)系統(tǒng)裝置被迫停機(jī)甚至發(fā)生燃燒、爆炸。因此，本文將對(duì)應(yīng)用在液化天然氣輸送裝置中的超低溫上裝式球閥(后簡(jiǎn)稱“LNG超低溫球閥”)內(nèi)部的介質(zhì)流動(dòng)進(jìn)行仿真計(jì)算，為L(zhǎng)NG超低溫球閥的安全使用提供一定的理論支持。
2 物理模型和數(shù)值模擬方法
2.1 LNG超低溫球閥物理模型
計(jì)算所采用的LNG超低溫球閥三維如圖1所示。LNG超低溫球閥主要由支架、閥桿、加長(zhǎng)閥蓋、球體、閥體、前后閥座以及連接件、密封件等構(gòu)成。由于LNG的低溫，LNG超低溫球閥以及管道內(nèi)部非常容易產(chǎn)生空化現(xiàn)象。因此本小節(jié)將會(huì)圍繞LNG超低溫球閥內(nèi)部的空化現(xiàn)象，來對(duì)LNG超低溫球閥進(jìn)行計(jì)算。
展開 波紋管湍流流動(dòng)FLUENT仿真 ￥299
本算例以周期邊界算法為基礎(chǔ)，驗(yàn)證波紋管湍流仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比。
模型主要邊界條件
模型網(wǎng)格
仿真結(jié)果，流線圖
與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，x方向速度
CFD專欄丨空調(diào)管路流動(dòng)噪聲LBM仿真
A.管路流動(dòng)噪聲的實(shí)驗(yàn)對(duì)標(biāo)
實(shí)驗(yàn)對(duì)象是簡(jiǎn)單的L形風(fēng)道，矩形截面 。設(shè)置有閥門和無閥門兩種構(gòu)型，實(shí)驗(yàn)段入口風(fēng)速為勻速7.5m/s，風(fēng)道內(nèi)是充分發(fā)展的湍流。實(shí)驗(yàn)段上游采用變速風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)氣流，通過串聯(lián)消聲器降低風(fēng)扇噪聲。待測(cè)L形風(fēng)道放置在消聲室內(nèi)。在風(fēng)道內(nèi) 7 個(gè)位置用 1/4 英寸傳感器測(cè)量非定常壁面壓力波動(dòng)。使用 PIV 裝置測(cè)量風(fēng)道內(nèi)時(shí)均流場(chǎng)結(jié)構(gòu)。
實(shí)驗(yàn)裝置原理圖
實(shí)驗(yàn)段L形肘管尺寸
PIV實(shí)驗(yàn)
ultraFluidX仿真模型的時(shí)間步長(zhǎng)Δt=8.4x10-7s，計(jì)算物理時(shí)間1.1秒，湍流模型為Smagrinsky LES。
LBM格子加密方式：管路和閥門內(nèi)壁體貼加密8層0.5mm的格子，管路出口為1mm, 2mm，4mm……2^n格子尺寸過渡。
LBM模型的格子加密
LBM模型的格子加密
瞬態(tài)流場(chǎng)動(dòng)畫顯示，由于流動(dòng)慣性，在90°彎頭內(nèi)側(cè)發(fā)生流動(dòng)分離，閥門下游的低速區(qū)存在較為紊亂的流動(dòng)，以及管路出口的高速噴流，這些高度非定常的流動(dòng)區(qū)域是噪聲的主要來源。
ultraFluidX仿真結(jié)果
管路瞬態(tài)流速（有閥門）
在HyperMesh CFD中將時(shí)域風(fēng)壓數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)處理，可以看出管路出口的湍流風(fēng)壓，幅值大，以對(duì)流速度傳播，通常被稱作偽噪聲（Pseudo Noise）。以及向遠(yuǎn)場(chǎng)傳播的聲學(xué)壓，幅值小，以聲速傳播，并被遠(yuǎn)場(chǎng)麥克風(fēng)記錄。通過FFT處理，用戶可以將特定頻段的信號(hào)過濾，更直觀的分析噪聲的產(chǎn)生和傳播。
展開 COMSOL多孔介質(zhì)自然流動(dòng)與傳熱現(xiàn)象的仿真研究
通過對(duì)模型進(jìn)行仿真計(jì)算，分析多孔介質(zhì)內(nèi)的流速分布及溫度場(chǎng)變化情況。
研究結(jié)果提供了關(guān)于多孔介質(zhì)內(nèi)部復(fù)雜對(duì)流與傳熱機(jī)制的深刻見解。
Moldex3D仿真分析之灌封過程中的流動(dòng)應(yīng)力
圖一 電子馬達(dá)中的氣泡 圖二 印刷電路板(PCB)底下的氣泡
圖三 殘留應(yīng)力
Moldex3D電子灌封
Moldex3D灌封模擬技術(shù)可以模擬灌封過程中的流動(dòng)應(yīng)力，有效預(yù)測(cè)氣泡位置和大小。此外，灌封模擬可以全面分析在相變中的溫度變化、化學(xué)反應(yīng)、后熟化和收縮。
確認(rèn)制程并調(diào)整加工條件設(shè)定
? 提供流體、溫度、相場(chǎng)和熟化程度的模擬
? 考慮表面張力、毛細(xì)力和重力的影響
? 優(yōu)化點(diǎn)膠頭及灌膠路徑設(shè)計(jì)
? 預(yù)測(cè)潛在缺陷,例如氣泡包封
后熟化翹曲模擬
? 藉由數(shù)值模擬觀察相變化
? 考慮應(yīng)力釋放和化學(xué)收縮帶來的影響
? 透過溫度、熟化率和壓力分布預(yù)測(cè)后熟化過程中的變形
利用Moldex3D數(shù)值模擬提升產(chǎn)業(yè)精密性
數(shù)值模擬可以在成型過程中的每個(gè)階段提供完整的信息，從流動(dòng)過程中的流動(dòng)狀態(tài)到相變和溫度引起的收縮和翹曲變形。這些完善的數(shù)據(jù)都能協(xié)助廠商提升產(chǎn)能、精準(zhǔn)地控制產(chǎn)品質(zhì)量并有效地加速產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)程。
展開 卷狀結(jié)構(gòu)蒸發(fā)過程中的鹽水流動(dòng)分布仿真 ￥800
本案例基于一卷狀結(jié)構(gòu)，結(jié)合COMSOL軟件多物理場(chǎng)耦合相關(guān)模塊，數(shù)值仿真得到受到外部光照射溫度影響下鹽水的溫度場(chǎng)、速度場(chǎng)及濃度分布，仿真結(jié)果如圖所示：
感興趣的朋友，歡迎合作交流！
如何在熱交換器中同時(shí)使用流動(dòng)仿真和熱分析
溫度為 573K
步驟9：
在外殼外部，創(chuàng)建一個(gè)邊界條件 “ambient pressure”
步驟10：
在管道入口處，創(chuàng)建一個(gè)邊界條件，“輸入速度”為 1m/s，溫度為 278K
步驟11：
在管道出口處，設(shè)置邊界條件“出水速度”1m/s
步驟12：
開始計(jì)算
步驟13：
計(jì)算后添加結(jié)果“流動(dòng)軌跡” – 流動(dòng)溫度，類型 – 管材，內(nèi)管面（進(jìn)管、出管），點(diǎn)數(shù) - 100
步驟14：
添加結(jié)果 “流動(dòng)軌跡” – 流動(dòng)溫度，類型 – 管材，內(nèi)管面（進(jìn)、出），點(diǎn)數(shù) – 20
步驟15：
你得到結(jié)果！！
溫度上升約 30 度。
我不知道您的熱交換器的參數(shù)，因此結(jié)果是近似的。這只是一個(gè)例子，基于它，您可以進(jìn)行類似的計(jì)算。
本教程是否有用？
展開 伏圖流體力學(xué)分析功能介紹及三維管道流動(dòng)仿真APP開發(fā)
流體的流動(dòng)和傳熱現(xiàn)象廣泛存在于自然界和工業(yè)應(yīng)用中，如能源、航空航天、生物醫(yī)學(xué)、船舶與海洋工程、汽車工程、化工過程、環(huán)境工程、生物醫(yī)學(xué)工程等。隨著技術(shù)的發(fā)展，流體力學(xué)仿真在這些行業(yè)的多個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用實(shí)踐。借助流體力學(xué)仿真分析，研究人員和工程師可以優(yōu)化設(shè)計(jì)、預(yù)測(cè)系統(tǒng)性能、降低成本和風(fēng)險(xiǎn)，推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新。</p><p><br></p><p><strong>二、伏圖流體力學(xué)分析功能介紹</strong></p><p><br></p><p>云道智造通用多物理場(chǎng)仿真PaaS平臺(tái)伏圖（Simdroid）具備完備的流體力學(xué)分析功能，支持多物理場(chǎng)耦合仿真，為仿真工作者提供前處理、求解分析和后處理工具。</p><p><br></p><p><strong>功能特點(diǎn)</strong></p><p><br></p><p>1、支持任意多面體網(wǎng)格</p><p><br></p><p class="ql-align-justify">軟件支持剖分貼體笛卡爾網(wǎng)格、四面體網(wǎng)格，也可以導(dǎo)入任意多面體網(wǎng)格。
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