Расчет турбулентного течения жидкости в камере приема средств очистки и диагностики

Введение 3
1 Теоретические основы компьютерного моделирования и инженерного анализа 4-9
1.1 Современные системы инженерного анализа 4
1.2 Порядок компьютерного моделирования и инженерного анализа при решении задач гидродинамики 5
1.3 Физические аспекты моделирования турбулентных течений 6
2 Характеристика объекта исследования 10-11
2.1 Характеристика камеры приема средств очистки и диагностики 10
2.2 Характеристика транспортируемой среды 11
3 Компьютерное моделирование и инженерный анализ турбулентного течения жидкости в камере приема средств очистки и диагностики 12-24
3.1 Создание геометрической модели 12
3.2 Создание сеточной модели 14
3.3 Создание расчетной модели 16
3.4 Поиск решения 18
3.5 Представление результатов расчета 20
Заключение 25
Список литературы 26-27

Весь текст будет доступен после покупки

В последние годы компьютерное моделирование и инженерный анализ стали неотъемлемой частью процессов проектирования в различных сферах деятельности человека. Они позволяют уменьшить стоимость разработки изделия, сократить время представления продуктов на рынок, качественно улучшить изделия. С помощью систем инженерного анализа проводят прочностной анализ компонентов и узлов конструкции, частотные исследования, термический и гидродинамический анализ, оптимизацию продуктов или процессов и др.
Одним из интересных направлений компьютерного моделирования и инженерного анализа является решение задач гидродинамики с учетом широкого спектра физических процессов, таких как нестационарность и турбулентность, а также с учетом сложности конструкции, т.е. трубопроводов или каналов протекания жидкостей и газов.
На основании вышеизложенного сформулирована тема курсового проекта: «Расчет турбулентного течения жидкости в камере приема средств очистки и диагностики».
Цель проекта – расчет турбулентного течения жидкости в камере приема средств очистки и диагностики нефтесборного трубопровода DN400.
Задачи:
1) Изучить литературу по компьютерному моделированию и инженерному анализу в сфере решения задач гидродинамики;
2) Рассмотреть технологическую схему и технологический регламент нефтесборного трубопровода DN400;
3) Смоделировать камеру приема средств очистки и диагностики DN400 по чертежам, фото и измеренным данным в Autodesk Inventor;
4) Провести инженерный анализ модели в ANSYS Workbench в модуле Fluid Flow (CFX) по заданным технологическим параметрам.
Объект исследования – камера приема средств очистки и диагностики.
Предмет исследования – течение жидкости в камере приема средств очистки и диагностики.
Методы исследования – изучение литературы, компьютерное моделирование и инженерный анализ.

Весь текст будет доступен после покупки

1 Теоретические основы компьютерного моделирования и
инженерного анализа
1.1 Современные системы инженерного анализа
Современные системы инженерного анализа (CAE) обеспечивают решение задач линейного и нелинейного статического анализа, анализа частоты, устойчивости, температурного анализа, усталости, испытаний на ударную нагрузку, линейного и нелинейного динамического анализа, анализа оптимизации и др. CAE-системы включают расчетные модули, позволяющие оценить поведение компьютерной модели изделия в реальных условиях эксплуатации. Расчетные модули, используемые в CAE-системах, как правило, основаны на численных методах решения дифференциальных уравнений (метод конечных элементов, метод конечных объемов, метод конечных разностей и др.) [1, 2].
САЕ-системы позволяют [1, 2]:
? уменьшить стоимость разработки за счет проведения испытания модели на компьютере вместо дорогостоящих эксплуатационных испытаний;
? сократить время, необходимое для представления продуктов на рынок, путем уменьшения количества циклов разработки изделия;
? улучшить изделия посредством быстрой проверки сразу большого количества концепций и сценариев перед принятием окончательного решения, тем самым предоставляя дополнительное время на обдумывание новых конструкций.
В части решения задач гидродинамики CAE-системы позволяют рассчитывать следующие процессы [3]:
– течение в каналах изменяющегося сечения, течение со смешением, разделением потоков;
– течение вдоль нагреваемых (охлаждаемых) стенок с учётом конвективного теплообмена;
– течение турбулентных потоков, обтекание плохо обтекаемых тел;
– течение смешивающихся газов, в том числе с учётом их химического взаимодействия на примере горения;
– сверхзвуковые течения, истечение из сопла;
– потоки, изменяющиеся во времени, течения с переходными процессами;
– течение сплошных фаз с поверхностями раздела;
– движение дискретных частиц в сплошной газовой (или жидкой) фазе;
– и др.

Весь текст будет доступен после покупки

[1] – Никульчиков, В.К. Современные методы проектирования и инженерного анализа при разработке оборудования НГО [Электронный ресурс] / В.К. Никульчиков. – URL.
[2] – Никульчиков, В.К. Компьютерные методы анализа и оптимизации конструкций нефтегазового оборудования [Электронный ресурс] / В.К. Никульчиков. – URL.
[3] – Шаблий, Л.С. Компьютерное моделирование типовых гидравлических и газодинамических процессов двигателей и энергетических установок в ANSYS Fluent: учеб. пособие / Л.С. Шаблий, А.В. Кривцов, Д.А. Колмакова. – Самара: Изд-во Самар. ун-та, 2017. – 108 с.: ил.
[4] – Знакомство с CAE-системой для анализа течений жидкости и газа ANSYS Fluent: электрон. метод. указания к лаб. работам / М-во образования и науки РФ, Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С. П. Королева (нац. исслед. ун-т); сост. А.В. Кривцов, Л.С. Шаблий. – Электрон. текстовые и граф. дан. (1,7 Мбайт). – Самара, 2013.
[5] – Изучение влияния качества сетки и моделей турбулентности на результаты CFD-расчёта в ANSYS Fluent: электрон. метод. указания к лаб. работам / М-во образования и науки РФ, Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С. П. Королева (нац. исслед. ун-т); сост.: А.В. Кривцов, Л.С. Шаблий. – Электрон. текстовые и граф. дан. (1,6 Мбайт). – Самара, 2013.

Весь текст будет доступен после покупки