2.Példa 3D légszűrő modell

 

Kipufogó katalizátorok esetében igen fontos az egyenletes áramlás létrehozása. Ellenkező esetben a nagy sebességgel átáramlott részeken az erőteljes hőfejlődés következtében a katalizátor kiéghet. Az áramlás egyenletessége nagyban függ a füstgáz hozzávezetés módjától.

Ebben a példában egy kipufogó szakasz egyszerűsített modelljét fogja elkészíteni. A katalizátor blokkot egy iránytól függően változó (anizotróp) porozitású térrész alkalmazásával modellezzük.

 

image005

 

Geometria modell

 

     Az Analisys System panel Fluid Flow (FLUENT) ikonja segítségével hozzon létre egy projekt sémát!

     Hozzon lét re új geometriai modellt! Geometry/New Geometry

     Válassza a cm mértékegységet!

     Készítsen egy hengert! Create/Primitives/Cylinder:

o     Base Plane: ZX plane

o     Origin Definition: X = 0, Y=5, Z=-10

o     Axis Definition: X=0, Y=0, Z=10, R=2

o     Generate

     Másolja le a henger felső (XY síkba eső) kontúr görbéjét új Sketch-ként:

o     Válassza egérrel jelölje ki a kör felületet,

o     váltson Sketching módba,

o     válassza a Modify eszköztárat,

o     jelölje ki a kontúr görbét (körvonal),

o     Duplicate

o     Jobbklikkel válassza a Duplicate selection parancsot,

     Hozzon létre egy tórusz szegmenset! Create/Revolve:

o     Base Object: az imént készített sketch,

o     Axis: a ZX plane piros (globális Z-vel párhuzamos) tengelye

o     Angle: 90°

o     Generate

     Másolja le a tórusz szegmens végső keresztmetszetének kontúrját a korábbihoz hasonló módon!

     Hozzon létre egy új plane-t az imént lemásolt sketch plane-jének eltolásával! Create/New Plane:

o     Transform: Offset Z,

o     Value: 5 cm,

o     Generate

     Váltson Sketching módba és készítsen egy 5 cm sugarú kört!

     Hozzon létre egy csonka kúpot!

o     Jelölje ki az alap és a tető kontúr körét,

o     Create / Skin/Loft

o     Generate

     Folytassa a szerkesztést Create/Extrude paranccsal egy 2 cm hosszúságú hengeres csőszakasszal,

     majd egy 5 cm hosszúságú szakasszal!

     Hozzon létre egy szűkülő csonkakúpot! A felső körének sugara 2 cm , magassága 3 cm.

     Fejezze be a testet egy 5 cm hosszúságú hengeres szakasszal!

     Fagyassza le a modellt! (Ez a későbbi szeleteléshez szükséges.) Tools/Freeze.

     Készítsen két metszést a R=5cm hengeres szakasz második darabjának alsó és felső koordináta síkjával!  Create/Slice:

o     Slice Type: Slice by Plane

o     Plane kiválasztása,

o     Generate.

     Keletkezett három test. Foglalja ezeket egy partba!

o     Jelölje ki mindhárom testet a Tree Outline-on,

o     Jobbklikk, Form New Part.

     Mentse el a projektet és zárja le a Design Modeller ablakát

 

Hálógenerálás

 

     Szükség esetén frissítse a projektet és kezdjen hozzá a háló szerkesztéséhez! Mesh/Edit

     A Design Modeller-ben hozza létre a fenti ábrán megjelölt Named Selection-öket:

o     velocity_inlet

o     Pressure_outlet

o     fluid1

o     fluid2

o     fluid3.

     Adja meg a háló globális méret paramétereit az Outline-on! Mesh/Sizing:

o     Min Size: 0.002 m

o     Max Face Size: 0.01 m

     Szúrjon be egy Inflation kontrolt! Mesh/Insert/Inflation:

o     Geometry: válassza ki a három testet,

o     Boundary: válassa ki a cső teljes felületét a belépő és a kilépő keresztmetszet kivételével,

o     Inflation option: Total Thickness,

o     Number of Lajers: 4,

o     Growth Rate: 1.5,

o     Maximum Thikness: 0.004 m.

     Szúrjon be egy Method kontrolt:

      o     Geometry: Mindhárom body kiválasztása,

      o     Method: Multizone.

      o     Scr/Trg Selection: Manual

      o     Source: Válassza ki a belépő keresztmetszetet és a kilépő keresztmetszetet!

     Készítse el a hálót! Mesh/Generate Mesh

     Zárja le a Workbench Mesher ablakát!

 

Szimulációs paraméterek beállítása

 

     Indítsa a FLUENT-et a Project Schematic /Setup-al!

     Válassza ki a megfelelő turbulencia modellet! Model/Viscous/Edit/k-epsilon:

o     k-epsilon Model: Realizable

o     Near-Wall Treetment: Enhanced Wall Treetment.

     Adja meg a belépő áramlás jellemzőit:

o     Velocity Magnitude (m/s) = 10

o     Turbulence Specification Method: Intensity and Hydraulic Diameter,

o     Turbulence Intensity (%) =  10

o     Hydraulic Diameter (m) = 0.01

     Válasszon másodrendű pontosságú numerikus sémát a fluxusok számítására:

o     Momentum: Second Order Upwind,

o     Turbulent Kinetic Energy: Second Order Upwind,

o     Turbulent Dissipation Rate: Second Order Upwind.

     Inicializálja a megoldást: Solution Initialization/Initialize

     Futtassa a számítást Run Calculation:

o     Number of Iterations = 150,

o     Calculate

     Mentse el a projektet és a workbenc-ben egészítse ki a projekt sémát az alábbi ábra szerint:

image006

     Nyissa meg a "B" projekt modelljének Setup elemét!

     Helyezze el a katalizátor tömb modelljét a csőben egy anizotróp porózus blokk alkalmazásával! Cell Zone Conditions/fluid2/Edit:

o     Porous Zone: bekapcsolni

o     A Porous Zone fülön folytassa az oldalsó csúszka lehúzásával:

o     Viscous Resistence: Direction-1 (1/m2) = 1e+8, Direction-2 (1/m2) = 1e+9, Direction-3 (1/m2) = 1e+9.

     Futtassa tovább a számítást!  Run Calculation: Calculate.

 

Kiértékelés

 

     Hasonlítsa össze a két szimulációs esetre kapott áramképet és nyomásmegoszlást!

     Áramlástani tanulmányai alapján értelmezze a kapott eredményeket!

 

image001

image002

image003

image004