Модуль «Течения в трубопроводах»

Охлаждение прессформы для отливки рулевого колеса: Неизотермический поток в трубе полностью связан с моделированием теплопередачи в форме и полиуретановой детали.

Модуль Течения в трубопроводах используется для моделирования потоков жидкости, теплопередачи, переноса массы, гидравлических переходных процессов, а также акустических явлений в системах труб и каналов. Он легко интегрируется с любыми другими модулями из семейства продуктов COMSOL ® для моделирования влияния трубопроводов на более крупные системы, например, каналов системы охлаждения в блоках цилиндров двигателей или подающих каналов и продуктопроводов, подключенных к сосудам. Это позволяет экономить вычислительные ресурсы при полномасштабном моделировании процессов, включающих сети труб, и одновременно позволяя получить полное описание параметров процессов в этих сетях. Моделирование потока в трубах обеспечивает получение скорости, давления, концентрации материалов, а также распределения температуры в трубах и каналах, с возможностью моделирования распространения акустических волн и гидравлического удара.

Модуль Pipe Flow подходит для моделирования потоков несжимаемой жидкости в трубах и каналах достаточной длины, чтобы поток считался полностью развитым. В нем используются краевые элементы и одна тангенциальная компонента средней скорости, направленная вдоль краев с тем, чтобы не строить двумерную или трехмерную сетку в поперечном сечении трубы. Это значит, что моделируемые переменные усредняются в поперечном сечении трубы и что они изменяются только вдоль длины трубы. Встроенные выражения для расчета коэффициентов трения Дарси охватывают все режимы течения, включая ламинарное и турбулентное течение, для ньютоновских и неньютоновских жидкостей при различной форме поперечного сечения или геометрии для широкого диапазона относительных значений шероховатости поверхности. Эти параметры могут изменяться в зависимости от положения в сети или их можно непосредственно связать с моделируемыми переменными.

Трение – это отнюдь не единственный фактор, вызывающий потери давления в сетях труб. Модуль Pipe Flow позволяет также учитывать влияние изгибов, сужений, расширений, Т-образных соединений и вентилей, которое рассчитывается на основании обширной библиотеки стандартных отраслевых коэффициентов потерь, возможен также учет насосов в качестве устройств, которые вызывают течение. Как и в любом другом физическом интерфейсе семейства продуктов COMSOL, пользователь может свободно изменять основные уравнения и добавлять собственные условия для источников и стоков, а также выражения физических свойств в виде функций любых переменных модели. COMSOL Multiphysics ® также позволяет вводить данные для описания определенных свойств материалов и параметров процессов, а также подпрограммы, написанные в MATLAB ® .

Интерфейсы для физики модуля Pipe Flow описывают сохранение момента, энергии и массы в жидкостях в системе труб или каналов. Эти системы легко связываются с другими системами, которые нельзя описать с помощью методов аппроксимации, включенных в модуль Pipe Flow, и которым требуется полное двумерное и трехмерное описание физических процессов в системе. Модуль Pipe Flow позволяет преобразовать данные для краев в данные для поверхностей и объемов, а также осуществлять обратное преобразование. Это означает, что поток и теплопередачу в сети труб можно связать с аналогичными процессами, происходящими, например, в полностью заполненном сеткой трехмерном сосуде, и решать их одновременно. Кроме того, как и для всех основанных на физических процессах продуктов COMSOL, возможно такое связывание различных физических формул, которое позволяет легко находить решения для таких характеристик, как тепловое напряжение, например, тепловые напряжения в блоке цилиндров с каналами системы охлаждения.

В модуле Pipe Flow имеются специализированные интерфейсы для моделирования процессов теплопередачи и переноса массы, а также химических реакций. Трубопроводная сеть может быть встроена, например, в трехмерную сплошную область. В случае теплопередачи этот модуль рассчитывает баланс энергии в системе труб, включая вклад от взаимодействия в трехмерной области, который выражается в виде источников или стоков в уравнениях для трубы. Это производится автоматически в фоновом режиме путем активации взаимодействия с двумерным или трехмерным представлением сплошного материала в графическим пользовательском интерфейсе, где также можно выбрать одну из имеющихся корреляций для принудительной и естественной конвекции при нахождении в окружающей среде, материалов труб, а также толщин стенок труб, включенных в модуль Pipe Flow. Интерфейсы, созданные на основе переноса материалов, позволяют решать задачи баланса масс в системе труб, а при условии связи с описанием течений в трубах учитывают также диффузию, конвекцию, дисперсию и химические реакции.

В модуле Pipe Flow моделируется сжимаемый поток, подвергающийся быстрым переходным гидравлическим процессам с учетом упругих свойств жидкости и стенки. Такие явления могут возникать при быстром закрытии клапана, они получили название «гидравлический удар».

Распространение звуковых волн по гибким трубам также учитывается при проектировании, планировании и построении таких сетей. При комбинировании с модулем Acoustics (Акустика) модуль Pipe Flow позволяет выполнять акустический анализ как в частотной, так и во временной области. Физические задачи, решаемые в модуле Pipe Flow, могут быть легко связаны с любыми другими физическими задачами в сети труб, а также с физическими задачами в системе, окружающей сеть труб.

Модуль Pipe Flow (Течения в трубопроводах) подходит для моделирования сетей труб и каналов любых видов, где возможно течение, перенос масс, теплопередача и распространение акустических волн. В их число входят системы трубопроводов на предприятиях химической и обрабатывающей промышленности, электростанциях, нефтеперерабатывающих заводах, нефтепроводы и водопроводы, системы вентиляции, системы охлаждения двигателей и турбин. Кроме того, он существенно расширяет моделирование в среде COMSOL Multiphysics и дополнениях к ней. Сюда входит оптимизация сложных комплексных систем охлаждения турбин, литейных форм, литья и теплообменников, проектирование систем вентиляции зданий и разработка геотермальных систем отопления.

Все перечисленные здесь товарные знаки являются собственностью их владельцев. Корпорация COMSOL AB и её дочерние компании и продукция не аффилированы с владельцами этих марок, не утверждались, не финансировались и не поддерживались ими. Перечень владельцев таких товарных знаков приведен в разделе http://www.comsol.ru/tm.

• Ламинарные и турбулентные потоки в сетях труб и каналов
• Коэффициенты трения Дарси для всех режимов потока, различных форм поперечного сечения и различной шероховатости поверхности
• Обширная библиотека стандартных промышленных коэффициентов потерь для изгибов, расширений, тройников и задвижек
• Коэффициенты жидкостного трения для насосов

• Неизотермические потоки в сочетании с теплопередачей для всех режимов течения
• Теплопередача внутри потока в трубе и в окружающую среду, включая перенос тепла за счет теплопроводности через стенки трубы, твердые тела, а также свободную и вынужденную конвекцию в окружающий объем
• Ньютоновские и неньютоновские жидкости
• Перенос вещества путем диффузии, дисперсии, конвекции и химических реакций

• Реакционный поток, связывающий перенос вещества непосредственно с течением в трубе
• Эффект гидравлического удара, вызываемый быстрыми переходными процессами в сетях трубопроводов
• Акустика в трубах в частотной и временной областях

* Требуется модуль Acoustics (Акустика).

• Моделирование химических процессов
• Химические реакции в трубах
• Системы охлаждения
• Геотермальные системы
• Теплообменники и ребра охлаждения
• Теплопередача в трубах

• Гидравлика
• Смазывание
• Перенос масс в трубах
• Неизотермальный поток в трубах
• Трубопроводные системы нефтеперерабатывающих заводов
• Акустика в трубах

• Течения в трубах
• Трубопроводные системы химических заводов
• Водопроводы и нефтепроводы
• Уравнения гидравлического удара

Модуль «Течения в трубопроводах»

L. Jovelli Siemens, Brazil

From power generation to its distribution to end users, power transformers and shunt reactors are used throughout the electrical grid for voltage conversion and to absorb reactive power. At Siemens Brazil in Jundiai, São Paulo, designers are using multiphysics simulation to verify that grid-integrated transformers and shunt reactors can handle .

L. Jovelli Siemens, Brazil

From power generation to its distribution to end users, power transformers and shunt reactors are used throughout the electrical grid for voltage conversion and to absorb reactive power. At Siemens Brazil in Jundiai, São Paulo, designers are using multiphysics simulation to verify that grid-integrated transformers and shunt reactors can handle .