FLUENT缓冲罐简单案例
在液压流体系统中，常常有个设备叫缓冲罐，在高压系统中也叫蓄能器，可以用来缓解管道设备中的脉动，如流量脉动、压力脉动。缓冲罐有两种，一种是空罐子，罐内有一部分是气体，靠气体的可压缩性来缓冲脉动；另一种是外加了一定压力的气体（通常是氮气）阻封，通常带有柔性部件。今天，我们针对第一种缓冲罐，基于FLUENT的VOF两相流模型做一个简单案例。
建立一个长500m，内径10mm的二维平面管道，在中间位置设置了一个50mm×50mm的缓冲罐，通过内径10mm的管道连接到主管道中。 管道中的介质为常温水，流速为2m/s，缓冲罐的气体为空气。 启动VOF模型，主相为水，次相为空气，暂不考虑表面应力。 设置出口为压力边界，背压0Pa，回流组分全部为空气。 初始化整个流场，并将主管道的空气patch成0亦即管道内全部为水，轴向速度patch成2m/s赋予初始流速。 缓冲罐中心的压力随时间变化如下，最终平稳趋于654Pa。 平稳状态时，压力分布如下，缓冲罐的压力和连接处的压力基本一致。 平稳状态时，速度分布如下，主管道流速2m/s，缓冲罐和连接管的介质几乎静止。 平稳状态时，温度分布如下，可以看到由于缓冲罐内的空气被一定程度压缩，其温度发生了略微上升。 我们再看一下缓冲罐中心的压力和连接口的压力情况，分别为654Pa和691.3Pa。 气相和液相的流动过程如下，可以看到气液交界面处在一定的波动状态中。 连接口高出的压力为水位上升产生的压头，为37.3Pa，对应的水位高度应该为3.81mm（37.3÷998.2÷9.81=0.00381m），由于流动气液交界面的波动，难以准确从相分布图中获取连接管液面高度。可以采用简介的方法获得一个等效的液位高度，初始状态液位高度为0，此时计算域内的水体积为0.5×0.01=0.005m3，平稳状态下，计算域的水体积为0.0050376 m3，因此水体积增加了0.0000376 m3，折算到连接管的液位高度为3.76mm（0.0000376÷0.01=0.00376m），与理论计算偏差为1.32%。 我们增加出口的背压至2000Pa，此时连接管液位上升，缓冲罐压力也增加，定量分析从略。 著作权归作者所有，欢迎分享，未经许可，不得转载
首次发布时间：2023-07-05
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