Реферат 2
Введение 5
1 Состояние вопроса и обзор существующих работ 6
1.1 Принцип работы кориолисовых расходомеров 6
1.2 Наиболее распространенные типы кориолисовых расходомеров 9
1.3 Подходы к математическому моделированию кориолисова
расходомера 11
1.4 Описание подходов к имитационному моделированию
гидродинамических течений в проточной части кориолисовых расходомеров 15
1.5 Постановка проблемы и расчетная схема 20
2 Освоение модуля ICFD программного пакета LS-DYNA 22
2.1 Основные концепции механики текучей среды 22
2.2 Основные принципы решателя ICFD 24
2.3 Алгоритмы связанного упруго-гидродинамического расчета 25
2.3.1 Алгоритм слабого связывания 25
2.3.2 Алгоритм сильного связывания 27
3 Реализация связанного упруго-гидродинамического расчета в
программном комплексе LS-DYNA 28
3.1 Моделирование геометрии прямой трубки с текущей невязкой
жидкостью 30
3.1.1 Моделирование геометрии прямой трубки 30
3.1.2 Моделирование геометрии текущей среды 31
3.1.3 Анализ собственных частот механической системы 32
3.2 Проведение численных экспериментов для связанной
упруго-гидродинамической системы 33
3.2.1 Влияние параметра плотности при слабом связывании 34
3.2.2 Влияние параметра скорости при слабом связывании 37
3.2.3 Влияние параметра плотности при сильном связывании 38
3.2.4 Влияние параметра скорости при сильном связывании 40
3.2.5 Оценка временной задержки 42
3.3 Выводы 43
Заключение 44
Приложения 45
Библиографический список 50
Расходомер Кориолиса - один из самых востребованных приборов в сфере коммерческого учета потребления жидкостей и газов. Программные продукты конечноэлеметного анализа позволяют прототипировать виртуальный аналог расходомера, позволяющий исследовать сложное физическое поведение расходомеров. Это открывает возможность компаниям оптимизировать процесс проектирования, разрабатывать продукты быстрее, достигать более высокой точности измерений и сокращать количество физических прототипов.
Временная задержка коррелирована со скоростью движения жидкости, величина которой, в свою очередь, используется для измерения массового расхода жидкости. Численное значение временной задержки обусловлено не только силами Кориолиса, но и диссипативными силами. Поэтому в колебательных системах расходомеров Кориолиса стараются максимально уменьшить потери (диссипацию) энергии. Следовательно, корректное моделирование диссипативных свойств расчетной модели расходомера имеют принципиальный характер.
Полученные решения задачи о течении невязкой однофазной жидкости в прямой трубке с использованием конечноэлементных пакетов, вследствие численных алгоритмов, заложенных в основу, приводят к возникновению так называемой «схемной вязкости», что в рамках данной задачи недопустимо. В частности, В. А. Романовым при использовании технологий одного из лидеров конечноэлементных расчетов - ANSYS, обнаружена численная диссипация, на порядок превышающая трение в «реальном» приборе. Таким образом, возникла цель решения задачи о течении невязкой однофазной жидкости в прямой трубке альтернативным конечноэлементным пакетом.
В бакалаврской выпускной квалификационной работе получены
следующие результаты:
• Разработан алгоритм построения конечноэлементной модели текучей среды для решателя ICFD с использованием препроцессора Ansys APDL.
• Разработана методика решения задачи о течении однородной невязкой жидкости по прямой трубе в условиях внешнего силового возбуждения с применением решателя текучей среды ICFD конечноэлементного пакета LS- DYNA.
• Выполнен подбор параметров счета на основе численных экспериментов, позволяющих исключить недопустимые эффекты биения и проникновения путем применения механизма сильного связывания
• Выполнен подбор численных параметров, позволяющих уменьшить величину «схемной» вязкости, путем увеличения количества шагов дискретизации на период колебаний.
• Выполнено сопоставление результата расчета гидродинамической задачи, полученной на основе разработанной методики, с аналитическим решением. Полученное сопоставление, в целом, подтверждает корректность разработанной методики.
