Filtri, sita, mreže in druge porozne komponente so prisotne na območjih od hlajenja elektronike in sistemov HVAC do avtomobilske industrije, letalstva, industrijske predelave in filtrirne opreme.

Pri CFD je izziv preprost: kako zajeti vpliv filtra, ne da bi bilo treba eksplicitno modelirati tisoče ali milijone posameznih por?

Predstavite filter, ne vsake posamezne pore

Porozna pregrada omogoča učinkovit način predstavitve tankega filtra, sita ali druge porozne omejitve prek njenega vpliva na tok. Gre za poenostavljen 1D-model, ki opisuje padec tlaka in temperature pri prehodu toka skozi porozni medij.

Namesto podrobnega modeliranja geometrije filtra se obnašanje glede tlačnih izgub modelira z določitvijo viskoznega upora in inercialnega upora.

Ko se v tok vbrizgajo delci, se lahko ti glede na svojo velikost, poroznost ter pogoje in obnašanje delcev ujamejo na površini porozne pregrade in se tam kopičijo. To lahko spremeni tlačne izgube, pretok in razmere v toku na spodnji strani pregrade.

Takšen pristop omogoča realistične sistemske napovedi:

padca tlaka na filtru,
celotnega pretoka,
porazdelitve in kopičenja delcev (tako vizualni prikaz kot tudi XY-grafi mase delcev),
porazdelitve toka,
delovanja ventilatorja ali črpalke,
hlajenja in toplotnih razmer na spodnji strani filtra.

Pristop je uporaben na področjih HVAC, hlajenja elektronike, avtomobilske industrije, letalstva, industrijske opreme, energetike, medicinskih naprav in filtrirnih sistemov.

Definicija izvora delcev

Z SIMULIA Fluid Dynamics Engineer lahko definiramo izvor trdnih delcev različnih velikosti, ki jih skozi kontroliranje frekvence spuščamo v sistem.

Pomembno je, da je mogoče obnašanje delcev povezati z okoliškim tokom tekočine, kar omogoča simulacije, ki upoštevajo medsebojno vplivanje delcev in tekočine, namesto da bi filtracijo obravnavali zgolj kot problem padca tlaka.

Simulacija poroznosti

Ko delci pridejo v stik s porozno pregrado, lahko model zajame njihovo zadrževanje oziroma ujetje. Tako lahko inženirji vizualizirajo, kje se delci zbirajo in kako se kopičijo na filtrirni površini.

Spodnji videoposnetek prikazuje gibanje delcev skozi osnovni tok tekočine, njihovo kopičenje na stenah ter zadrževanje na porozni pregradi. Modra barva predstavlja delce, ki so se ujeli oziroma končali na površini porozne pregrade, rdeče obarvani delci pa predstavljajo delce na vstopni strani.

S tem se simulacija iz preproste analize toka tekočine spremeni v veliko bolj celovito analizo filtracije. Inženirji lahko raziskujejo vprašanja, kot so:

Kje se onesnaževalci kopičijo?
Ali se filter uporablja enakomerno?
Ali so nekatera območja izpostavljena bistveno večji obremenitvi z delci?
Kako učinkovito se delci transportirajo do filtra?
Kako delci vplivajo na okoliški tok in kako okoliški tok vpliva nanje?

Kot pri ostalih ponudnikih CFD rešitev, lahko v SIMULIA Fluid Dynamics Engineer simulirate tudi hitrostna in tlačna polja v izdelku, in si z funkcijo section view pogledate tudi notranjost tokovnega polja po prerezih.

Ključna razlika v primerjavi s SOLIDWORKS Flow Simulation

SOLIDWORKS Flow Simulation že ponuja uporabne možnosti za modeliranje poroznih medijev, s katerimi je mogoče napovedovati padec tlaka in obnašanje toka, povezano s filtri in poroznimi komponentami.

Fluid Dynamics Engineer ta proces nadgradi onkraj samega prikaza upora filtra proti toku tekočine.

Njegove zmogljivosti modeliranja toka delcev omogočajo inženirjem raziskovanje transporta delcev, medsebojnega vpliva tekočine in delcev, zadrževanja delcev ter njihovega prostorskega kopičenja na poroznih pregradah.

Ta razlika je pomembna pri aplikacijah, kjer se inženirsko vprašanje premakne od:

Kakšen padec tlaka povzroča moj filter?

proti

Kako filter vpliva na tok, kam se delci premikajo in kje se na koncu ujamejo?

Porozne pregrade predstavljajo pomembno prednost simulacije: inženirjem za razumevanje delovanja izdelka ni vedno treba modelirati vsake fizične podrobnosti.

S programom Fluid Dynamics Engineer je mogoče filter predstaviti na podlagi njegovih karakteristik tlačnih izgub, hkrati pa preučevati tok tekočine, ki prenaša delce, medsebojno vplivanje delcev in tekočine ter njihovo končno zadrževanje in kopičenje na filtru.

Pri filtracijskih aplikacijah to pomeni korak naprej od preprostega napovedovanja padca tlaka k razumevanju, kako filtracijski sistem dejansko deluje.

Za več informacij nas kontaktirajte na info@ib-caddy.com ali pa preko (01) 566 12 55.