Комп’ютерне Моделювання Руху Рідини В Соплах Вентурі Різних Конфігурацій

Abstract

Вступ. Гідродинамічна кавітація як ефективний спосіб локальної концентрації енергії для створення потужних динамічних ефектів широко застосовується для інтенсифікації багатьох енергоємних процесів обробки складних гетерогенних дисперсних систем.Проблематика. Висока вартість обладнання для фізичного експерименту й труднощі відтворення в лабораторних умовах складних гідродинамічних процесів спричиняють необхідність використання методів їхнього моделювання. Останнім часом математичне та комп’ютерне моделювання перетворилося в одну з найбільш ефективних технік.Мета. Прогнозування поведінки руху рідини всередині сопел Вентурі різних конфігурацій при зміні теплотехнологічних параметрів за допомогою обчислювального пакету ANSYS Fluent.Матеріали і методи. Використано алгоритм Simple методу Патанкар із залученням протипотокової схеми другого порядку точності для конвективних членів в рівнянні збереження імпульсу, для рівняння кінетичної турбулентної енергії і рівняння дисипації турбулентної енергії; застосовано модифіковану k-ε модель турбулентності «Realizable» та Ейлерову модель Mixture (модель багатофазної суміші). Для генерації розрахункової сітки використано стандартний пакет Ansys ICEM CFD.Результати. Обрана модель для комп’ютерного прогнозування показала свою ефективність і дозволила встановити деякі закономірності руху рідини по осі сопла Вентурі. За результатами моделювання побудовано залежності зміни показників тиску при зміні діаметра горловини й кута розкриття дифузору сопла Вентурі. Показано, що найбільша інтенсивність кавітаційного впливу досягається в дослідному соплі з кутом розкриття дифузора αdif = 12° для всіхдіаметрів горловини сопла.Висновки. Застосування вузькоспеціалізованих програмно-моделюючих систем дозволяють краще зрозуміти поведінку течії в закритих каналах різних профілів. Комп’ютерне моделювання руху рідини в соплах Вентурі дозволило забезпечити прогнозування процесів виникнення і розвитку гідродинамічної кавітації на різних відрізках.