|
Эта публикация цитируется в 6 научных статьях (всего в 6 статьях)
МОДЕЛИ В ФИЗИКЕ И ТЕХНОЛОГИИ
Численное моделирование процесса срабатывания предохранительного клапана
М. Р. Королеваab, О. В. Мищенковаb, Т. Редерb, В. А. Тененевb, А. А. Черноваbc a Институт механики УрО РАН,
Россия, 426067, г. Ижевск, ул. Т. Барамзиной, д. 34
b Ижевский государственный технический университет им. М. Т. Калашникова,
Россия, 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, д. 7
c ЗАО «ИННЦ»,Россия, 426057, г. Ижевск, ул. Свободы, д. 175
Аннотация:
Рассматриваются вопросы построения математической модели процесса срабатывания пружинного предохранительного клапана прямого действия, в том числе и вопросы обоснования физически корректной величины начального подъема диска при решении сопряженной задачи о движении диска в рабочем объеме клапана для газовых сред. Проводится обзор существующих подходов и методов решения данного типа задач. Приводятся постановка задачи о срабатывании клапана при повышении давления в резервуаре и математическая модель процесса срабатывания клапана. Особое внимание уделяется вопросам связывания физических подзадач. Описываются используемые методы, численные схемы и алгоритмы. Математическое моделирование проводится на основе фундаментальной системы дифференциальных уравнений движения вязкого сжимаемого газа, совместно с уравнением движения диска. В осесимметричной постановке решение рассматриваемой задачи строится численно с использованием метода конечных объемов. Сопоставляются результаты решения задачи о срабатывании предохранительного клапана, полученные с использованием вязкой модели и модели течения идеального газа. В невязкой постановке задача решается с использованием схемы Годунова, реализуемой в рамках авторского кода, а в вязкой постановке — на основе метода Курганова–Тадмора, реализуемого в рамках open source пакета OpenFOAM. Проводится сравнение результатов двух расчетов. В результате выполненных расчетов была получена зависимость высоты подъема диска от времени, которая сопоставляется с экспериментальными данными. Приводятся распределение давления газа по поверхности диска, а также профили скорости в поперечных сечениях зазора для различных высот подъема диска. Показывается, что величина начального подъема диска не влияет на характер течения газа и динамику подвижной части клапана, что может существенно сократить время расчета полного цикла работы клапана с момента его открытия до закрытия при понижении давления ниже установленного уровня. Для проверки адекватности и корректности используемых численных схем проводится моделирование процесса срабатывания клапана в рамках метода Годунова для невязкого газа. Полученные данные хорошо коррелируются между собой, что свидетельствует как о корректности сформулированной математической модели процесса срабатывания клапана, так и о возможности применения для описания динамики предохранительных клапанов модели невязкого газа.
Ключевые слова:
математическое моделирование, предохранительный клапан, движение диска, вязкий газ, метод конечных объемов, схема Курганова–Тадмора, схема Годунова.
Поступила в редакцию: 11.12.2017 Исправленный вариант: 25.06.2018 Принята в печать: 25.06.2018
Образец цитирования:
М. Р. Королева, О. В. Мищенкова, Т. Редер, В. А. Тененев, А. А. Чернова, “Численное моделирование процесса срабатывания предохранительного клапана”, Компьютерные исследования и моделирование, 10:4 (2018), 495–509
Образцы ссылок на эту страницу:
https://www.mathnet.ru/rus/crm460 https://www.mathnet.ru/rus/crm/v10/i4/p495
|
|