CFD-моделирование распределения потоков воздуха в секции пневматической очистки фильтра

О проекте

  • CFD-моделирование распределения потоков воздуха в секции пневматической очистки фильтра
  • АО «СовПлим»
  • Приборостроение
  • 2016 год

CFD-моделирование распределения потоков воздуха в секции пневматической очистки фильтра

АО «СовПлим» – ведущий российский производитель оборудования для различных систем вентиляции, подготовки и очистки воздуха, систем аспирации и пылеудаления, систем вакуумной пылеуборки, оборудования для удаления выхлопных газов, систем контроля и защиты окружающей среды, а также прочих промышленных и производственных задач.

Компания «СовПлим» обратилась к специалистам «МЦД» для CFD-моделирования распределения потоков воздуха в секции пневматической очистки фильтра (СПОФ).

Целью расчетов было проведение исследования работы фильтра в режиме импульсной очистки на основании полученных в ходе расчетов полей распределений скорости и давления.

Задачами данных расчетов были:

  • Подготовка плоской осесимметричной геометрической модели для каждого из 4-х вариантов конструктивного исполнения СПОФ,
  • Подготовка расчетной сетки и выполнение ее настройки для каждого из 4-х вариантов конструктивного исполнения СПОФ,
  • Подготовка моделей для проведения расчетов,
  • Обработка экспериментальных данных и расчеты гидравлического сопротивления фильтра,
  • Выполнение нестационарных газодинамических расчетов для каждого из 4-х вариантов конструктивного исполнения СПОФ,
  • Выполнение двух расчетов для конструктивных исполнений СПОФ с измененными геометрическими (режимными) параметрами на основании анализа полученных результатов.

Всего рассматривалось 4 варианта конструктивного исполнения СПОФ. Во 2-м и 4-м вариантах конструктивного исполнения СПОФ внутри картриджа установлена вставка-рассекатель для уменьшения свободного пространства и распределения импульса сжатого воздуха. В 3-м и 4-м вариантах конструктивного исполнения СПОФ над пластиной установлено сопло, предназначенное для эжектирования свободного воздуха из объема «чистой» зоны.

Схема расположения элементов СПОФ для 4-х вариантов конструкции
Рисунок 1. Схема расположения элементов СПОФ для 4-х вариантов конструкции

1 – электромагнитный клапан; 2 – пластина; 3 – фильтр; 4 – картридж; 5 – вставка-рассекатель; 6 – сопло.

Моделирование выполнялось на основании 3D-моделей СПОФ в Ansys Design Modeler.

Все параметры управления геометрической модели определялись в программной среде Ansys Workbench в табличной форме. С помощью данных параметров были сформированы исходные данные для каждого из расчётов. Геометрия области входа в СПОФ упрощена и в расчёте представлена без зазоров между элементами.

Построение расчетной сетки выполнялось методом MultiZone, который хорошо подходит для построения сетки на гранях с различным соотношением сторон и создает на них однородную сетку. Данный метод представляет собой гибрид гекса- и тет-элементов, позволяющий создавать разные части геометрии разными методами, что дает возможность ускорить этап подготовки геометрии и более гибко управлять размерами элементов, локально и в целом по объему.

Распределение давления в СПОФ в момент времени 0,01 с для модели №1
Рисунок 2. Распределение давления в СПОФ в момент времени 0,01 с для модели №1
Распределение векторов скорости в СПОФ в момент времени 0,05 с для модели №1
Рисунок 3. Распределение векторов скорости в СПОФ в момент времени 0,05 с для модели №1

В результате проведённого газодинамического расчета была исследована работа фильтра в режиме импульсной очистки для различных вариантов конструктивного исполнения СПОФ. На основе качественных и количественных данных были:

  • определены направления векторов скорости потока внутри СПОФ;
  • определены зоны рециркуляции потока внутри СПОФ;
  • определена неравномерность давлений на внутренней поверхности фильтра;
  • получены графики значений эжекции воздуха для разных конструктивных исполнений СПОФ;

На основе газодинамических расчетов были построены:

  1. Графики распределения давления и скорости потока в СПОФ, давления и скорости потока на фильтре для каждого варианта конструктивного исполнения СПОФ.
  2. Графики распределения векторов скорости потока внутри СПОФ для различных шкал значений: до 300 м/с, до 100 м/с, до 50 м/с, до 10 м/с, до 5 м/с в моменты времени 0,05 с; 0,1 с; 0,15 с; 0,2 с; 0,25 с; 0,3 с для каждого варианта конструктивного исполнения СПОФ.
  3. Графики распределения давления внутри СПОФ со шкалой от -500 до 3000 Па в моменты времени 0,01 с; 0,015 с; 0,02 с; 0,05 с; 0,1 с; 0,15 с; 0,2 с; 0,25 с; 0,3 с для каждого варианта конструктивного исполнения СПОФ.
  4. Графики распределения давления на внутренней поверхности фильтра в моменты времени от 0,001 с до 0,015 с с шагом 0,001 с; от 0,015 до 0,15 с шагом 0,005 с; 0,01 с; 0,2 с; 0,25 с; 0,3 с отдельно для каждого варианта конструктивного исполнения СПОФ и сводные для всех вариантов.
  5. Графики распределения давления во времени в 4-х фиксированных точках на внутренней поверхности фильтра отдельно для каждого варианта конструктивного исполнения СПОФ и сводные для всех вариантов.
  6. Графики значений эжекции воздуха из окружающей среды во внутреннее пространство СПОФ для каждого варианта конструктивного исполнения.

Полученные результаты позволяют оценить эффективность импульсной очистки фильтра сжатым воздухом для каждого из рассмотренных вариантов конструктивного исполнения СПОФ и могут быть в дальнейшем использованы для их модификации и оптимизации режимных параметров.

Есть подобная задача? Звони!

Позвоните нам

+7 (495) 644-06-08

Напишите нам

info@digitaltwin.ru

Часы работы

Пн-Пт 9:00 – 18:00

Другие проекты

Отправить сообщение

    Свяжитесь с нами

    Позвоните нам

    +7 (495) 644-06-08

    Напишите нам

    info@digitaltwin.ru

    Часы работы

    Пн-Пт 9:00 – 18:00