SOLIDWORKS FLOW SIMULATION 如何防止管道故障

文章来源：SOLIDWORKS代理商-卓盛信息

正如任何在过程管道领域工作的工程师或分析师都知道的那样，有必要确保您的设计满足当地规范要求。如果您没有使用正确的工具，这样做可能会很乏味或耗时。当然，SOLIDWORKS 具有各种集成应力分析功能，可以帮助任何设计人员预测从第一个概念到最终候选的失效，例如屈服、疲劳甚至开裂。购买SOLIDWORKS

但通常情况下，决定此类分析的假设可能是设置中最困难的部分。管道内部的压力是否均匀？天气足够热，需要担心热膨胀吗？幸运的是，我们可以直接使用 SOLIDWORKS Flow Simulation（SOLIDWORKS 的内置计算流体动力学工具）来模拟水、天然气或其他流体的流动，还有一个额外的好处，即直接将这些结果发送到应力分析，以加快设置时间并提高真实感。SOLIDWORKS官网

使用 SOLIDWORKS Flow Simulation 分析设计只需很少的准备工作 - 内部分析（例如管道或水箱）的唯一要求是封闭模型中的所有开口。这可以通过创建零件来完成，也可以使用内置的创建盖子工具自动完成：

尽管我们将定义管道内浆料的内部流动条件，但研究类型将为外部，以便我们还可以模拟从管道中流出的加热空气，这将进一步提高管道温度的真实性 - 即使得激活固体中的热传导成为必须。辐射也可能发挥作用，因此，为了安全起见，我们可以激活太阳辐射，并只需从数据库中选择我们的位置、日期和时间，即可为模拟提供准确的阳光强度和矢量。

接下来，我们定义我们的工作流体。将空气设置为默认值会自动将其设置为环境（外部）流体。同时，管道将输送油和泥浆的混合物，我们可以使用名为“Slurry”的内置项目在流动模拟中将其精确地模拟为非牛顿流体。这些流体根据其剪切速率改变粘度，并且不能用常规液体模型（可压缩或其他）正确表示。正版SOLIDWORKS

为了确保准确的温度，我们需要定义管道材料和外表面的发射率（用于辐射特性），在本例中使用工程数据库中的钢定义之一。

最后，除了温度之外，我们的环境条件将采用默认值，温度将设置为 233 K（-40 F）以模拟寒冷的下午。江苏SOLIDWORKS

向导完成后，我们可以继续进行详细的设置。我们需要定义一个流体子域来表示管道内部，浆液在管道内部流动，而不是空气。我们只需选择管道的内表面，SOLIDWORKS 将根据封闭体积求解流体区域。剩下的唯一事情就是输入热力学参数，这里假设浆料是从较温暖的位置提取的。

现在，可以通过选择盖子的内表面来定义入口和出口条件：入口处夸大的体积流量为 5 m^3/s，出口处的环境压力代表入口处不再存在背压管道。SOLIDWORKS价格

至此，所有物理条件都已确定。但是，我们还可以输入一些称为“目标”的项目，这些项目是我们在模拟中最感兴趣的关键结果的传感器。这使得我们能够快速检查我们的所有要求是否得到满足，甚至在模拟完成之前也是如此，并且还有助于确保我们找到收敛或真正的稳态结果，而这在传统上一直是 CFD 工具面临的挑战。在这里，我们定义了质量流量、入口压力和温度的目标。

SOLIDWORKS Flow Simulation 最大的节省时间是自动化笛卡尔网格技术，即使使用默认设置，它也可以快速生成几乎所有输入几何体的网格。虽然有很多选项可用于手动网格细化，但在这种情况下，我们只需输入需要捕获的通道尺寸（管道的 ID）并选中“高级通道细化”即可获得可接受的精度选项：

此时，我们可以在本地计算机或联网计算机上运行分析。完成后，我们立即从工程目标表中获得关键结果。购买SOLIDWORKS

最后，Flow Simulation 的一系列视觉结果（例如流动轨迹和切割图）可以帮助定性地确定设计为何表现如此，以及如何改进。

如果我们从流动角度对此管道的性能感到满意，我们可以继续查看管道内壁上的压力图，并将其直接导出到 SOLIDWORKS Simulation 进行应力分析。SOLIDWORKS官网

启用模拟插件后，我们可以创建静态分析，并自动将这些压力和温度导入研究中，以找出管道的应力和变形：

我们可以看到该管道存在一些显着的应变和变形，因此此时，使用更重的规格或更坚固的钢材可能是明智的选择。幸运的是，该过程非常简单，只需更改 SOLIDWORKS 中的尺寸并重新运行分析即可。通过这样的集成流程（使用 PDM Professional 等可选数据管理解决方案），管道设计师、流体专家和应力分析师的工作可以通过快速迭代一次性完成，从而在交付之前实现更加稳健和优化的设计。

一如以往，谢谢阅读，快乐阳光！——SOLIDWORKS代理商（SOLIDWORKS 2023）

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