Дослідження впливу параметрів турбулентності на результати CFD-моделювання потоку в ультразвуковому витратомірі

2021;
: с. 73 – 78
https://doi.org/10.23939/jeecs2021.01.073
Надіслано: Квітень 16, 2021
Переглянуто: Червень 08, 2021
Прийнято: Червень 15, 2021
1
Національний університет «Львівська політехніка»
2
Національний університет «Львівська політехніка»
3
Національний університет «Львівська політехніка»

В статті досліджено вплив параметрів турбулентності CFD-пакету SolidWorks Flow Simulations на результати моделювання потоку в двоканальному ультразвуковому витратомірі. Встановлено, що основні параметри турбулентності SolidWorks Flow Simulations (інтенсивність турбулентності, довжина турбулентності, енергія турбулентності та дисипація турбулентності) незначно впливають на результат моделювання потоку у повністю заповненому трубопроводі круглого перерізу без введених додаткових турбулізуючих елементів (турбіна, ротор, інше). Зважаючи на це, під час CFD-моделювання процесу вимірювання витрати потоків за допомогою ультразвукових витратомірів рекомендовано застосовувати параметри турбулентності, встановлені в CFD-пакеті SolidWorks Flow Simulations за замовчуванням. При цьому час, який витрачається комп’ютером на виконання CFD-моделювання, майже не змінюється при зміні зазначених параметрів турбулентності CFD-пакеті SolidWorks Flow Simulations.

  1. Hilgenstock, A., and Ernst, R. (1996). Analysis of installation effects by means of computational fluid dynamics – CFD vs experiments? Flow Meas. Instrum., 7(¾), 161-171. https://doi.org/10.1016/S0955-5986(97)88066-1
  2. Zhao, H., Peng, L., Stephane, S.A., Ishikawa, H., Shimizu, K., and Takamoto, M. (2013). CFD Aided Investigation of Multipath Ultrasonic Gas Flow Meter Performance Under Complex Flow Profile. IEEE Sensors Journal, 14(3), 897-907. https://doi.org/10.1109/JSEN.2013.2290863
  3. Barton, N.A., ed. (2002). In-service performance of ultrasonic flowmeters – Application and validation of CFD modelling methods. Technical report no. 2002/72. Glasgow, National Engineering Laboratory. 43 pages.
  4. Staubli, T., Luscher, B., Senn, F., and Widmen, M. (2007, October 14-18). CFD optimized acoustic flow measurement and laboratory verification. Proceedings of international conference “Hydraulics, Water Resources, Coastal and Environmental Engineering, 2007. HYDRO-2007. Granada. 7 pages.
  5. Duffell. C.J., Brown, G.J., Barton, N.A., and Stimpson, B.P. (2003, March 25-28). Using optimization algorithms and CFD to improve performance of ultrasonic flowmeters. Proceedings of 2nd International South East Asia Hydrocarbon Flow Measurement Workshop, 2003. Kuala Lumpur. 16 pages.
  6. Wright, W.M.D., and O’Riordan, S.A. (2009, September 2-4). Characterisation of capacitive ultrasonic transducer gas flow meters. Proceedings of 26th international manufacturing conference, 2009. IMC-2009. Dublin. 207-214.
  7. Songsong Zhang, Baohuan Su, Jianmin Liu, Xuemin Liu, Guoli Qi, and Yajun Ge (2017, December 8-10). Analysis of flow characteristics and flow measurement accuracy of elbow with different diameters. Proceedings of 3rd International Conference on Advances in Energy Resources and Environment Engineering. Harbin, China. Volume 113. https://doi.org/10.1088/1755-1315/113/1/012231
  8. Matsson, J. (2010). An introduction to SolidWorks Flow Simulation 2010. SDC Publications, 297 pages.
  9. SolidWorks Flow Simulation 2012 Technical Reference.
  10. Matiko, F., Roman, V., and Masnyak, O. (2018). Features of configuring CFD-programs to improve the efficiency of the simulation of flowmeters. Automation of Technological and Business Processes, 9(4). https://doi.org/10.15673/atbp.v10i4.827
  11. International Organization for Standardization. (2010). ISO 17089-1: Measurement of fluid flow in closed conduits - Ultrasonic meters for gas. Part 1: Meters for custody transfer and allocation measurement. Geneva, Switzerland: ISO.
  12. ANSYS, Inc. (2018), "ANSYS Fluent User's Guide, Release 19.0".
  13. Wilcox, D.C. (2006). Turbulence Modeling for CFD (Third Edition). DCW Industries, 522 pages.
V. Roman, F. Matiko, I. Kostyk. Investigation of turbulence parameters influence on results of CFD modeling of flow in ultrasonic flowmeter. Energy Engineering and Control Systems, 2021, Vol. 7, No. 1, pp. 73 – 78. https://doi.org/10.23939/jeecs2021.01.073