Каталог товаров
Каталог продукции Весь каталог >>
Корзина пуста

Компьютерное моделирование кавитации с использованием методов вычислительной гидродинамики

Статья Кавитация. Перейти к каталог трубопроводной арматурыКавитация - крайне нежелательное явление в инженерных сетях. Шум, микро- гидроудары, повреждение ответственных узлов трубопроводной арматуры, насосов и трубопроводов – вот неполный перечень последствий возникновения кавитации. Мы задались вопросом о том, как в мировой инженерной практике исследуется этот вопрос, насколько серьезными могут последствия и что делать, что бы минимизировать возникновение кавитации. В настоящей статье мы познакомим Вас с методами, которыми в современной инженерной науке определяют потенциально возможное возникновение кавитации.

Кавитация – немного теории

Кавитация – это явление, при котором в потоке жидкости, проходящей по трубам под давлением, появляются пузырьки воздуха или полости, заполненные паром этой жидкости. Причина возникновения кавитации – резкое падение давления на отдельных участках потока. Полость или пузырек с низким давлением начинает перемещаться в область с высоким давлением, где разрушается, образуя ударную волну, что сопровождается высвобождением энергии.

Поэтому данный процесс часто неблагоприятно сказывается на состоянии трубопроводных систем и может привести к их повреждению из-за воздействия на них высокого давления, а также вызывая эрозию материалов.

В настоящее время для описания явления кавитации созданы различные математические и аналитические модели с применением методов компьютерного моделирования. Они позволяют определить, при каких условиях возникает кавитация, рассчитать величину звукового давления и прочих параметров и выявить условия, при которых кавитация может иметь негативные последствия для клапанов и других компонентов трубопроводных систем.

Математические модели для расчета возникновения кавитации

Для исследования явления кавитации в США были созданы компьютерные модели, в которых использовались теоретические методы вычислительной гидродинамики (ВГД). Ученые воспроизвели процессы, возникающие вследствие прохождения турбулентного потока через различные конфигурации управляющих клапанов и узлов. Эти модели применялись для расчета давления, плотности и скорости потока и служили для определения условий возникновения кавитации, прогнозирования и оценки ее воздействия на оборудование. Для более наглядного представления математических моделей процессов применялось графическое 3D-моделирование. Кроме того, результаты, полученные методами компьютерного моделирования, сравнивались с фактическими значениями, полученными в результате испытаний.

Первый предложенный способ применения методов ВГД при компьютерном моделировании процесса кавитации – создание математической модели, по которой рассчитывается величина давления в отдельно взятых областях турбулентного потока. Данная модель может эффективно применяться для оценки вероятности появления кавитации, но не учитывает стихийность ее возникновения в отдельной точке.

Второй способ описания кавитации при помощи ВГД – модель колебаний давления, которая использует приближенные значения скорости и плотности вещества, применяемые для расчета давления в каждой точке исследуемой области. Данный способ показал себя наиболее эффективным в случаях, когда разница давления на различных участках потока значительна.

В ходе сравнения двух способов применения ВГД при компьютерном моделировании и фактических значений давления при испытаниях, ученые сделали вывод, что значения, полученные в результате расчета давления в отдельно взятых областях турбулентного потока (первый способ) несколько превосходят фактические значения, а значения, полученные при применении модели колебаний давления (второй способ) ненамного меньше фактических.

От теории к практике – возможно ли определить точки возникновения кавитации

Таким образом, при сравнении значений результатов компьютерного моделирования процессов возникновения кавитации по методам вычислительной гидродинамики с фактическими значениями, можно сделать вывод, что данные методы могут быть успешно использованы для описания кавитации при различных конфигурациях трубопроводных систем.

В дальнейшем мы предложим Вам познакомиться с последствиями кавитации и как снизить ее масштабы. Подписывайтесь на нашу рассылку первыми знакомьтесь с последними исследованиями и новостями.

Автор

Автор: Александр Костромицкий

Дата: 3 Дек 2013 00:00

4 комментария
Сергей опубликовано 15.09.2015 в 13:59
Вам нужно авторизоваться, чтобы голосовать0 Вам нужно авторизоваться, чтобы голосовать0

А от кавитации вообще можно избавиться?
А от кавитации вообще можно избавиться?


Александр Костромицкий
Александр Костромицкий опубликовано 29.10.2015 в 12:39
Вам нужно авторизоваться, чтобы голосовать0 Вам нужно авторизоваться, чтобы голосовать0

Сергей, каждый случай следует рассматривать индивидуально. Существуют специальные конструкции дроссельных узлов, позволяющие снижать уровень кавитации. При невозможности снижения кавитации применяются специальные высокопрочные стали для затвора и седла, продлевающие "жизнь" дроссельному узлу.
Сергей, каждый случай следует рассматривать индивидуально. Существуют специальные конструкции дроссельных узлов, позволяющие снижать уровень кавитации. При невозможности снижения кавитации применяются специальные высокопрочные стали для затвора и седла, продлевающие "жизнь" дроссельному узлу.


Dezric опубликовано 19.09.2015 в 16:12
Вам нужно авторизоваться, чтобы голосовать0 Вам нужно авторизоваться, чтобы голосовать0

Какие-то программы в России для расчета кавитации бывают?
Какие-то программы в России для расчета кавитации бывают?


Александр Костромицкий
Александр Костромицкий опубликовано 29.10.2015 в 12:41
Вам нужно авторизоваться, чтобы голосовать0 Вам нужно авторизоваться, чтобы голосовать0

Мы работаем с расчетной программой, созданной заводом ARI-ARMATUREN (Германия). Программа разработана на основе собственного опыта и европейских норм. О расчетных программах и методиках отечественных разработчиков, к сожалению, не можем подсказать. Готовы оказать помощь и расчете арматуры. Наша почта info@nomitech.ru
Мы работаем с расчетной программой, созданной заводом ARI-ARMATUREN (Германия). Программа разработана на основе собственного опыта и европейских норм. О расчетных программах и методиках отечественных разработчиков, к сожалению, не можем подсказать. Готовы оказать помощь и расчете арматуры. Наша почта info@nomitech.ru



  Читайте также PP-RCT и другие трубы для водопроводных систем. Часть 2 Обогрев методом паровой рубашки Расширенное руководство по полимерам. Свойства термопластов. Часть 1 Виды биологической очистки сточных вод Компоновка контейнерных пилотных систем очистки сточной воды Вернуться назад
Пройти опрос о качестве сайта