Расчет В Программе Abaqus

расчет передельного  состояния

Барсуков Б. Н., Ченцов А. В.

Проектирование винтового завихрителя

газового потока

Аэродинамика вихревых аппаратов интересует инженеров всего мира с момента открытия эффекта Ранка. Благодаря своим уникальным способностям вихревые аппараты находят практическое применение в различных отраслях техники и производства.

Известно что , до настоящего времени, нет четкого математического описания вихревых эффектов при наличии большого количества и теоретических и экспериментальных исследований. Обширная библиография по вихревым эффектам приведена в работах  [1,2,3].

ООО Научно-производственного объединения «Центр Альтернативных Технологий» (г. Омск) усиленно занимается вопросами газоочистки промышленных предприятий и уделяет особое внимание внедрению в процесс газоочистки вихревых эффектов. По мнению авторов данной статьи, четкое понимание вихревых эффектов помогут решить задачу не только более эффективной очистки от твердых частиц, но и способствовать решению вопроса первичного разделения газового потока на компоненты.

Авторами предложен новый способ газоочистки, проходящий в настоящее время проверку на патентную чистоту.

Суть технического решения – закрутка потока с созданием устойчивого центрального вихря, вращающегося по закону «твердого тела», охваченного потоком, вращающегося по закону «свободного» вихря. С целью получения достоверных результатов создана экспериментальная установка с вводом газового потока по винтовой направляющей (рис. 1) Рис 1 1-канал ввода потока; 2-канал завихрителя 3-стабилизабизационный переход; 4- конфузорный канал; 5- сепарационный канал ;5 диффузорный канал

Применены зависимости, опубликованные  А. Ф. Мустаевым [4].

Проектирование и предварительные расчеты проводились применительно к газовому потоку, получаемого из плавильных печей FR-44 предприятия «Кавказкабель».

Целью первоначальных расчетов являлось моделирование поведения предложенного профиля закрутки потока по условиям передачи осевого усилия от скоростного напора газового потока. Для математического моделирования использовался математический пакет Abaqus, реализующий метод конечных элементов. Сформированная для конечно элементного разбиения модель винтового завихрителя показана на рис.2

Рис 2 Профиль завихрителя на длине 2 метра диаметр 0,25 метра

Так как задача осесимметричная, с целью оптимального использования вычислительных ресурсов моделируется половина витка. Естественно, что моделирование поверхности закрутки как закрепленной пластины будет очень грубым приближением. Для получения более точного результата силовое воздействие потока задаем как нормальное давление распределённое по поверхности завихрителя (Рис.3).

Рис 3 Давление газового потока на поверхность завихрителя

Главной задачей конечно-элементной дискредитации модели является правильный выбор параметров расчетной сетки и базового конечного элемента. В нашей задаче применен элемент 3D Stress в гибридной формулировке. Конечно-элементное разбиение показано на рис.4

Рис 4 Конечно-элементное разбиение модели завихрителя

Таким образом  была сформирована модель и получены результаты  расчета напряженного состояния конечных диаметральных точек  винтового завихрителя(рис. 5).

Рис 5 Напряжения по профилю винтового завихрителя

Рис 6 Напряженное состояние конечного участка

По результатам моделирования может быть сделан вывод ,что точечный контакт не желателен, так как может быть «перенапяжен» учитывая не значительные толщины металла (10 мм). Переход завихритель –оболочка может быть осуществлен с помощью детали типа «косынка».

1. Барсуков С. И., Кузнецов В. И. Вихревой эффект Ранка. –Иркутск : Изд. ИГУ. 1983. -121с.
2. Гольдьдштик М. А. Вихревые потоки. –Новосибирск : Наука. 1981. 367с.
3. Гуцол А. Ф. Эффект Ранка. Методические заметки. «Успехи физических наук» Том 167, №6 с.665-687
4. Мустаев А. Ф. Движение газа с винтообразной стенкой. «Сибирский журнал индустриальной математики», Январь-июнь,2000. Том III, №1 с.165-168

полный текст в формате pdf смотреть по ссылке

http://bnbars.moy.su/VIHR_FILES/VIHR_RASCHET_1.pdf