Решаване на въпрос от флуидното налягане в комплексна сглобена единица.
Два противоположни примера за флуидно налягане.
Инженерите от целия свят са спсобни да се справят с променящите се задачи буквално веднага. Днес усилията са насочни към решаването на енергиините проблеми и как да с еповлияе на планетата в по-глобален аспект от гледна точка на икономии и екология. В резултат на това са развите сложни механични конструкции и те стават критични към изискванията за провеждането на глуидни анализи по отношение на управлението на налягането и флуидния път (на гориво, масло). Ето два показателни примера в този контекст:
|
|
|
|
|
Първият пример на течност-към-течност колектор (HE) е това, че той е създаден за да увеличава енергийната конверсия на горивните клетки чрез промяна на температурата на излизащите горещи газове със студените такива. Тази иновация на топлообменника известна още като EP (heat exchange platform), бе изграденас от екипа на Catacel Corp. в Охайо. Ядрото на топлобменника са хиляди много малки канали с диаметър от порядъка на 0.003-инча (1 инч = 2,54 см). Тази конструкция дава възможност на топлобменника да обменя приблизително от 90 до 140 вата енергия за 1.0 кубичен инч при температура от порядъка на около 800 C. Това са внушителни цифри и благодарение на тях потока и неговата плътност се оплозотваряват максимално пълно. Повтарящите се малки пресечни секции на гългите и тесни проходи представляват аналитични промени за флуиден анализ. Нашият въпрос е, как да направим едно пресмятане на флуидната устойчивост в този HE, когато той е поставен в топлопровода като портативна енергийна единица?
Вторият пример е друг тип HE, само че в противоположения край като размер. Това е ядрен реактор с тегло от 132 тона, основно легирана стомана. Във вътрешността му са разположени приблизително 30,000 горивни елементи във вид на графитни пръчки поддържащи заедно охладителни канали и топлопроводи, пълни с циркулиращи течности. Тук възниква проблем, защото сме изправени пред множество повтарящи се пръчки съчетани с множество флуидни пътища. Как и преди, нашият въпрос е както преди, как да направим едно пресмятане на флуидната устойчивост в този HE?
Когато сме изправени с лице пред сложен технически проблем, решението е да прекъснем проблема на отделни малки решими парченца и да действаме стъпка по стъпка.
|
|
Стъпките за решаване на тези проблеми са следните:
1.) Първо, исторически преглед на цялата налична техническа документация касаеща този въпрос. Намиране, как този проблем е бил решаван преди. Това може да стане посредством изучаването на корпоративната информация или сдобиване с книга по съответния въпрос. В нашите два примера актуалната информация бе налична от предишна работа.
2.) Записвате всички известни входни параметри и пресмятате резултата. Дали получения резултат удовлетворява поставените цели?
3.) Конструирате CAD модел.
4.) Използвате актуалните CAD данни за да извършите динамична флуидна калкулация (CFD).
5.) Усложнявате сметките с включването на налягането върху металните компоненти. В CFD анализа основаната задача е да се пресметне флуидното пространство и неговото влияние върху компонентите, а не компонентите сами по себе си.
Ние нулираме ненужните компоненти с помощта на настройване на елементния брояч на нула за всеки метален компонент. Всяко място заето от флуида има съответния броим елемент, който се генерира от софтуерния брояч автоматично CFD програма или пък се задава ръчно от човека.
6.) И накрая, ключовата стъпка за финализиране на експеримента. Целта е да се анализира потока и неговото налягане в тръбопровода и топлообменника. И в двата случая флуида е съставен от множество отделни частици. Ние обаче, няма да създаваме флуиден модел като комплексен механичен компонент. Вместо това, ще го заместим с математическо изразяване на налягането на потока.
Ние използваме крива, с която представяме налягането за по добро онагледяване. Таблица 1 показва налягането в HE взето от проведените тестове на Catacel Corp. Таблица 2 показва в данните кривата на капацитета за втория случай с реактора.
Да видим как можем относително лесно да решим поставените задачи. Ще създадем CAD програма, за да изградим флуиден модел и ще пресметнем динамичните флотации CF от Blue Ridge Numerics за актуалния CFD анализ.
Тук описания метод има и своите системни ограничения. Ние не сме моделирали актуалния модел на флуидния поток в резултат на което не се визуализира реалната му скорост вътре в сърцевината на реактора. Както се вижда от примера, вътрешните райони са в неопределена цветова гама с ниска стойност. Също така истинския трансфер на топлина не може да бъде добре представен в ядрото на реактора. Ако бяхме моделирали температурно в центъра, то газовия поток щеше да се открои, но пък щяхме да имаме неверни стойности в т.нар. купол – входа и изхода на реактора.
