0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

积鼎CFD VirtualFlow:长距离管道输水工程中的有压充水仿真模拟

积鼎科技 来源:jf_31916015 作者:jf_31916015 2024-11-13 17:23 次阅读

0. 简介

长距离输水工程由于其管线较长,对整条管线进行充放水往往需要十几天甚至几十天才能完成,充放水快慢将对整个工程的进度产生直接影响。长距离管道充放水过程是有压的,而有压充放水是一个复杂的水气两相瞬变流动过程,内部流态流型多变,管道内压力、流量波动大,直接关系到输水系统运行安全,因此,为了实现安全快速充水,通常会在管道适宜位置设置排气孔,使空气快速排出,尽量减少气对管道充水的影响。

wKgZoWc0b36AI302AAE1L3xiOZs245.png

VirtualFlow管道两相流流动

对于有压管道水气两相流可进行的研究方法有数值模拟以及物理模型试验,数值模拟方法因具有简洁的操作方法和较小的经济与时间成本等优点被广大研究者接受,成为目前的主流研究手段之一。VirtualFlow在管道多相流方面应用较多,积累了丰富的管道仿真经验。

1. 几何模型建立

假设上游水库向下游水库充水,上游水库水面高程为7m,下游水库水面高程为0.35m,上下游坡度最大高度差不超过1m。管线长度为100m,管道内径为0.34m,距离上游水库85m处设置一排气孔,排气口内径为0.1m。具体的几何模型的大小及布置如图所示。

wKgZoWc0b5iAAG0gAAAnRNGYyG0567.png

几何模型示意图(红色为水,蓝色为空气)

2. 仿真方法

为了验证仿真结果的准确性,和某商软进行了对比分析,其主要设置方法如下:

wKgZoWc0b6SAXyuxAAGgyNoTODw892.png

3. 仿真结果

两个软件在不同时刻的整体流动过程对比如下:

wKgaoWc0b6uAMog4AAGmNTuubjY545.png

重点观察排气孔附近的流动情况,两个软件对比如下:

wKgZoWc0b7OAZfzmAAFry1ND39w725.png

图1 VirtualFlow结果

wKgZoWc0b72AGlwvAAIfFFhPzLo742.png

图2 商软计算结果


在计算过程中,为了观察排气孔处的压力变化,在排气孔对应的管道底部创建了一个监测点,用来监测管道底部的压力随时间的变化,如下图所示。

wKgaoWc0b82APj74AADlRvqiT0c389.png

图3 排气孔处管道底部的监测点压力随时间的变化

总体上,两个曲线吻合度较高,验证了VirtualFlow计算结果的准确性。

需要注意的是,由于排气孔的影响,在10s左右出现压力的突变,并且商软峰值压力的持续时间比VirtualFlow长,主要原因是商软对自由液面模型进行了简化,它忽略了气体的流动,气体仅有一个正向压力作用在液体表面,气体中的压力梯度和剪应力是忽略的。VirtualFlow仿真时完全考虑了空气对自由液面的影响,和水在管道形成了不同的流型,如气泡流、塞状流,分层流。

4. 总结

1)VirtualFlow的计算效率更高。VirtualFlow的网格数是74784,单线程计算时间为200s。而商软的网格数为143350,单线程计算时间为550s。VirtualFlow用较少的网格实现了更快速计算。

2)两个软件都采用的是笛卡尔网格,从网格划分的角度来说,VirtualFlow更便捷。(链接之前的文章)

3)商软对自由液面的描述是经过优化的VOF方法实现的,此方法只计算含有液体的单元而不考虑含气体的单元,一定程度上减少了模型收敛所需的时间,但这种方法似乎不适用于有压管道充水场景。

审核编辑 黄宇

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 仿真
    +关注

    关注

    50

    文章

    4030

    浏览量

    133357
  • CFD
    CFD
    +关注

    关注

    1

    文章

    109

    浏览量

    18366
  • 多相流
    +关注

    关注

    0

    文章

    27

    浏览量

    735
收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    国产CFD软件VirtualFlow新版上线:新增30余项新功能,多相流仿真效率升级

    VirtualFlow科技自主研发的通用计算流体仿真软件,以简便易用的网格划分技术、丰富的多相流模型和先进的相变模型著称,可模拟单相和
    的头像 发表于 11-07 18:22 155次阅读
    <b class='flag-5'>积</b><b class='flag-5'>鼎</b>国产<b class='flag-5'>CFD</b>软件<b class='flag-5'>VirtualFlow</b>新版上线:新增30余项新功能,多相流<b class='flag-5'>仿真</b>效率升级

    两场核工业盛会召开!VirtualFlow亮相助力核电CFD技术革新

    科技作为CFD仿真领域的引领者也受邀亮相“中国核学会核反应堆热工流体力学分会第四届学术年会”与“核核能软件与数字化反应堆
    的头像 发表于 11-06 16:25 164次阅读
    两场核工业盛会召开!<b class='flag-5'>VirtualFlow</b>亮相助力核电<b class='flag-5'>CFD</b>技术革新

    CFD+水务”,通用流体仿真软件VirtualFlow助力水处理能力提升

    通过CFD模拟工程师可以直观地了解水流在管道、泵站、水处理设施等各个环节的流动状态,预测压力分布、流速变化及流体混合效果,从而在设计初期
    的头像 发表于 10-16 18:16 244次阅读
    “<b class='flag-5'>CFD</b>+水务”,<b class='flag-5'>积</b><b class='flag-5'>鼎</b>通用流体<b class='flag-5'>仿真</b>软件<b class='flag-5'>VirtualFlow</b>助力水处理能力提升

    专访 “技术+市场”双轮驱动,科技如何打造国产CFD流体仿真软件标杆品牌?

    在近日举办的第20届中国CAE年会暨第6届中国数字仿真论坛,《智能制造》杂志对国产工业软件服务商科技总经理傅彦国进行专访。
    的头像 发表于 09-05 05:23 254次阅读
    专访 “技术+市场”双轮驱动,<b class='flag-5'>积</b><b class='flag-5'>鼎</b>科技如何打造国产<b class='flag-5'>CFD</b>流体<b class='flag-5'>仿真</b>软件标杆品牌?

    第20届CAE工程技术年会落幕,科技见证国产CFD的20年精彩!

    第20届中国CAE仿真工程年会落幕。科技见证年会的发展历程。
    的头像 发表于 08-27 16:09 236次阅读
    第20届CAE<b class='flag-5'>工程</b>技术年会落幕,<b class='flag-5'>积</b><b class='flag-5'>鼎</b>科技见证国产<b class='flag-5'>CFD</b>的20年精彩!

    CFD:基于Virtualflow在溃坝洪水演进数值仿真分析

    本案例采用流体仿真软件 Virtualflow 对溃坝洪水漫过大坝向下游随时间演进过程进行计算分析。
    的头像 发表于 07-02 16:11 425次阅读
    <b class='flag-5'>积</b><b class='flag-5'>鼎</b><b class='flag-5'>CFD</b>:基于<b class='flag-5'>Virtualflow</b>在溃坝洪水演进数值<b class='flag-5'>仿真</b>分析

    流体仿真软件VirtualFlow: 锂电池液冷散热数值计算

    本文采用VirtualFlow对电芯、冷板以及冷却液进行散热仿真计算,分析锂电池模组稳态散热效果,并与Fluent软件结果进行对比,表明VirtualFlow与Fluent计算结果的温度偏差控制在3℃以内。
    的头像 发表于 06-03 16:04 395次阅读
    <b class='flag-5'>积</b><b class='flag-5'>鼎</b>流体<b class='flag-5'>仿真</b>软件<b class='flag-5'>VirtualFlow</b>: 锂电池液冷散热数值计算

    采用笛卡尔网格的Virtualflow,如何平衡CFD模拟的精度与效率?

    Virtualflow是一款专注于多相流仿真的国产自主CFD软件,采用笛卡尔网格技术,为用户提供了一个高效、易用的一站式流体仿真平台。 采用独创的浸没表面技术(IST),可实现导入CA
    的头像 发表于 05-22 13:58 447次阅读
    采用笛卡尔网格的<b class='flag-5'>积</b><b class='flag-5'>鼎</b><b class='flag-5'>Virtualflow</b>,如何平衡<b class='flag-5'>CFD</b><b class='flag-5'>模拟</b>的精度与效率?

    科技携VirtualFlow亮相2024核反应堆技术全国重点实验室年会

    科技仿真专家受邀在核反应堆技术全国重点实验室2024学术年会“数字孪生”分会场进行“国产CFD仿真:基于壁面相变模型的回流冷凝过程
    的头像 发表于 04-24 14:05 422次阅读
    <b class='flag-5'>积</b><b class='flag-5'>鼎</b>科技携<b class='flag-5'>VirtualFlow</b>亮相2024核反应堆技术全国重点实验室年会

    水工程管网远程监控管理系统解决方案

    输水管网也在不断扩大,对于管网的运维管理带来越来越大的挑战,存在以下痛点: 1、调水管网的分布范围广、管道数量庞大、空间距离长,使得管网的监管管理任务异常繁重,难以有效管理,需要大量的人力、物力、财力投入。
    的头像 发表于 04-23 14:03 191次阅读

    2024航空装备数智大会召开,流体仿真软件Virtualflow为航空行业注入新动力

    2024航空装备数智试验暨产业发展大会于3月28日在绵阳召开。科技受邀于仿真分会场做分享报告,综合介绍了“国产仿真软件Virtualflow
    的头像 发表于 04-08 09:44 410次阅读

    CFD发动机燃烧仿真,实现航空航天发动机内部燃烧过程的流体仿真

    异常困难。在传统CFD模拟需要考虑的质量守恒方程、动量守恒方程和能量方程之外,燃烧还需要考虑组分守恒方程以及多相流、相变、热声耦合等多个模型,其中任何一个过程模拟的失真,都将影响最终的燃烧计算。
    的头像 发表于 03-21 14:24 454次阅读
    <b class='flag-5'>积</b><b class='flag-5'>鼎</b><b class='flag-5'>CFD</b>发动机燃烧<b class='flag-5'>仿真</b>,实现航空航天发动机内部燃烧过程的流体<b class='flag-5'>仿真</b>

    国产CFD软件发展挑战以及VirtualFlow介绍

    上海信息科技有限公司(简称:科技)自2008年成立以来,一直致力于自主研发拥有完全自主知识产权的流体仿真软件。其目标是构建功能强大且
    的头像 发表于 03-13 16:24 1104次阅读

    CFD VirtualFlow:航空及汽车燃油晃动流体仿真计算及试验对比

    稳定性,还可能对整体结构的安全性造成威胁。科技致力于在多相流,流体仿真cfd),流体力学等研究起到一定实用作用,
    的头像 发表于 02-27 16:53 400次阅读
    <b class='flag-5'>积</b><b class='flag-5'>鼎</b><b class='flag-5'>CFD</b> <b class='flag-5'>VirtualFlow</b>:航空及汽车燃油晃动流体<b class='flag-5'>仿真</b>计算及试验对比

    通用流体仿真软件VirtualFlow 2023:多相仿真,高效易用 | 免费试用

    VirtualFlow具备行业领先的网格建模与求解技术,可以模拟单相和多相/多组分物质流动、传热、界面追踪、粒子追踪、相变、水合物反应等复杂问题,帮助核电、石油、化工、过程工艺、水利水务、环境市政、航空航天、汽车、电器等行业用户实现产品性能的优化和设计改进。
    的头像 发表于 01-16 15:35 492次阅读
    <b class='flag-5'>积</b><b class='flag-5'>鼎</b>通用流体<b class='flag-5'>仿真</b>软件<b class='flag-5'>VirtualFlow</b> 2023:多相<b class='flag-5'>仿真</b>,高效易用 | 免费试用