Ansys Simulation World Ansys SimulationWorld

Проведение численного гидродинамического моделирования нефтяных фильтров ФР-800 и ФР-1000 для ООО «Курганхиммаш»

Задача

Основная цель расчета состояла в определении гидравлической характеристики чистого и загрязненного фильтрующего элемента в зависимости от производительности и вязкости нефти.

Данная работа включала следующие этапы:

  1. Создание геометрической модели внутреннего пространства нефтяного фильтра.
  2. Построение сеточной модели (дискретизация расчетной области) для трех типоразмеров нефтяных фильтров.
  3. Задание физических моделей для созданной расчетной области.
  4. Проведение серии расчетов.
  5. Обработка и анализ результатов.

Решение

В качестве расчетной области рассматривалось внутреннее пространство нефтяного фильтра. Геометрическая модель внутреннего пространства (рисунок 1) строилась на основе предоставленной твердотельной модели изделия.

Рисунок 1 - Геометрическая модель расчетной области фильтра.

Для исследуемого объема была построена неструктурированная гибридная (тетраэдрические, гексаэдрические и призматические элементы) сетка (рисунок 2) средствами программных модулей ANSYS Meshing и ICEM CFD.


Рисунок 2 – Сеточная модель фильтра-решетки

В ходе расчета исследовалось турбулентное однофазное течение нефти в стационарной постановке. Влияние гидростатического давления не учитывалось.

Основная сложность данной задачи состояла в наличии перфорированных пластин с большим количеством отверстий (~ 80 000). Поэтому при прямом сеточном разрешении всех отверстий перфорированных пластин фильтра, общее количество ячеек сетки имело бы чрезмерно большое значение. Соответственно решение такой модели не представлялось бы возможным. В связи с этим перфорированная пластина рассматривалась как анизотропная пористая среда с коэффициентами потерь, определёнными по эмпирическим методикам. Кроме того для учета влияния силы трения на перепад давления при изменении вязкости нефти необходимо было рассчитать коэффициент проницаемости для различных диаметров отверстий и степени загрязнённости фильтра при фиксированном расходе. С этой целью была дополнительно создана локальная модель участка течения в зоне перфорации.

В результате многовариантного расчета были построены графики зависимости перепада давления от производительности на чистом и загрязненном фильтрующем элементе для трех типов конструкций фильтров с различным значением диаметра отверстия перфорированной пластины и вязкости нефти. Кроме того были получены распределения полного давления и скорости в канале фильтра (рисунки 3,4).


Рисунок 3 – Распределение полного давления в канале фильтра.


Рисунок 4 – Распределение скорости в канале фильтра.

По результатам расчета было установлено, что фильтры ФР-800 и ФР-1000 соответствуют всем предъявляемым требованиям эксплуатации.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей и событий?
Подпишитесь на рассылку