+7 (499) 706-88-10 stadyo@stadyo.ru 125040, Москва, ул. 3-я Ямского Поля, д.18, офис 810
Выполненные работы от "А"бхазии до "Я"кутии
Москва, резервуар-отстойник
Руководитель работы докт. техн. наук, проф. А.М. Белостоцкий
Расположение объекта: Москва.
Дата выполнения: 2016

«Численное моделирование гидравлических потоков для аккумулирующего резервуара-отстойника с применением программного комплекса ANSYS». 

Целью работ является численное моделирование гидравлических потоков внутри аккумулирующего резервуара-отстойника для подтверждения правильности подбора и расстановки оборудования – насосов с гидроэжекторами Flygt NP3153.181 LT.

Ставятся и решаются следующие задачи:

 

  • анализ и обобщение проектной документации, постановка задач расчетных исследований;
  • разработка трехмерной конечнообъемной расчетной модели резервуара-отстойника с учетом расстановки оборудования; 
  • определение картины распределения (смешения) гидравлических потоков внутри аккумулирующего резервуара-отстойника, в т.ч. определение полей скоростей потоков и выявление застойных зон (зон рециркуляции);
  • определение распределения касательных напряжений на стенке в донной зоне резервуара.

 

Объект исследования. Исходные данные 

 

Схема гидроэжектора 

 

Технические данные Flygt NP3153

 

Реальная геометрическая модель насоса с гидроэжектором

 

Упрощенная геометрическая модель насоса и схема течения через гидроэжектор

Описание расчетной CFD-модели
Расчетная модель резервуара с установленным оборудованием (гидроэжекторы, отвод и подвод сточных вод – упрощенные геометрические модели). ПК ANSYS CFX

Физическая модель:

1. Физико-механические свойства воды:

• плотность — 1000 кг/м3
• динамическая вязкость — 1200∙10-6 Па·с
• температура — 15 С0

2. Физико-механические свойства воздуха:

• плотность – 1,225 кг/м3
• динамическая вязкость – 1,8∙10-5 Па·с
• температура — 15 С0

3. Турбулентный поток

• модель турбулентности URANS SST

Расчетная сетка:

• 1 296 316 узлов (конечных объемов)
• имеет максимально структурированную конфигурацию с применением гексаэдральных элементов

 

Гидравлическая крупность частиц, поступающих в резервуар, не более 13 мм/с. Концентрация взвешенных веществ не более 2000 мг/л.

Граничные условия

 

Расчетная модель резервуара с установленным оборудованием (гидроэжекторы, отвод и подвод сточных вод) и массивом жидкости (воды) высотой H=4 м с отображением граничных условий на «входе» (Inlet) и «выходе» (Outlet). 


  Результаты нестационарных расчетов (Simulation Time = 245 s)

Трехмерная структура смешения гидравлических потоков: линии тока в различные моменты времени. Цветом показаны значени суммарной скорости потока [м/с].

Темно-синим цветом показаны зоны скоростей потока меньше, чем гидравлическая крупность частиц (менее 0.013 [м/с]), в которых возможно их осаждение.


 

Трехмерная структура смешения гидравлических потоков: линии тока в момент времени t=60 c. Цветом показаны значения суммарной скорости потока [м/с].

Темно-синим цветом показаны зоны скоростей потока меньше, чем гидравлическая крупность частиц (менее 0.013 [м/с]), в которых возможно их осаждение.

 

Трехмерная структура смешения гидравлических потоков: линии тока в момент времени t=120 c. Цветом показаны значения суммарной скорости потока [м/с].

Темно-синим цветом показаны зоны скоростей потока меньше, чем гидравлическая крупность частиц (менее 0.013 [м/с]), в которых возможно их осаждение.

 

Трехмерная структура смешения гидравлических потоков: линии тока в момент времени t=180 c. Цветом показаны значения суммарной скорости потока [м/с].

Темно-синим цветом показаны зоны скоростей потока меньше, чем гидравлическая крупность частиц (менее 0.013 [м/с]), в которых возможно их осаждение.


 

Трехмерная структура смешения гидравлических потоков: линии тока в момент времени t=245 c. Цветом показаны значения суммарной скорости потока [м/с].

Темно-синим цветом показаны зоны скоростей потока меньше, чем гидравлическая крупность частиц (менее 0.013 [м/с]), в которых возможно их осаждение.

Векторное поле скоростей в объеме жидкости в различные моменты времени.

Цветом показаны значения суммарной скорости потока [м/с]

Темно-синим цветом показаны зоны скоростей потока меньше, чем гидравлическая крупность частиц (менее 0.013 [м/с]), в которых возможно их осаждение.

Распределение мгновенной суммарной скорости потока [м/с] в различные моменты времени на горизонтальной плоскости на высоте гидроэжектора (hplane=0.6 м) и на срединной вертикальной плоскости XZ. 

Темно-синим цветом показаны зоны скоростей потока меньше, чем гидравлическая крупность частиц (менее 0.013 [м/с]), в которых возможно их осаждение.


Распределение мгновенной суммарной скорости потока [м/с] в момент времени t=245 c

на горизонтальных плоскостях на высоте 0.2 м, 0.4 м, 0.6 м, 0.8 м, 1 м, 1.5 м, 2 м, 3 м (соответственно) от днища резервуара.

Темно-синим цветом показаны зоны скоростей потока меньше, чем гидравлическая крупность частиц (менее 0.013 [м/с]), в которых возможно их осаждение.

 

Касательные напряжения на днище резервуара [Па] в различные моменты времени.

Красным цветом показаны зоны касательных напряжений, при которых происходит движение осажденных частиц на дне. Остальные — зоны низких касательных напряжений, в которых, в случае осаждения частиц на дно резервуара, перенос их будет затруднителен,

 

что может способствовать седиментации.

Изоповерхности скоростей (синяя — 0.013 м/с, красная – 0.1 м/с) в различные моменты времени.

Имеются угловые пристеночные зоны, не покрытые изоповерхностями, соответствующими скоростям потока больше гидравлической крупности частиц (более 13 мм/с).

 

 В этих зонах существует возможность седиментации.

 

Выводы и рекомендации

На основе анализа и обобщения проектной документации и нормативно-аналитических методик сформулирована постановка задач расчетных исследований и критерии оценки возможности осаждения взвешенных веществ;

Разработана трехмерная конечнообъемная расчетная модель резервуара-отстойника, отражающая нестационарные гидравлические турбулизованные течения с учетом расположенного внутри оборудования  (трубопровод для подачи сточных вод, насосы для отвода сточных вод и гидроэжекторы) с заданием адекватных граничных условий;

Определение картины трехмерного нестационарного распределения (смешения) гидравлических потоков внутри аккумулирующего резервуара-отстойника и проведена оценка риска седиментации: получена структура смешения гидравлических потоков (линии тока, изоповерхности и векторное поле скоростей), покрывающая большую часть резервуара, в т.ч. и зоны, близкие к днищу. 

По полученным численным результатам (векторные поля скоростей) и принятым в мировой научной практике критериям выполнены оценки седиментации. Показано, что:

Имеется выраженное движение в основном объеме, чтобы не допустить седиментации, однако выявлены и потенциально опасные зоны вблизи «правой» и «нижней» стенки (при виде сверху) и угловой зоне возле аварийного перелива.

Определены картины распределения касательных напряжений на дне резервуара. Выявлены зоны низких касательных напряжений, в которых, в случае осаждения частиц на дно резервуара, перенос их будет затруднителен при максимальном уровне воды, что может способствовать седиментации. Вышеупомянутые зоны возможного осаждения – среди них.

Таким образом, учитывая то, что моделирование производилось при максимально нагруженном режиме работы эжекторов с максимальным количеством жидкости в резервуаре, данная схема расстановки и подбор оборудования в целом обеспечивают перемешивание жидкости, но не устраняет выявленные расчетами зоны возможной седиментации. 

«Расчетные исследования напряженно-деформированного состояния, прочности и устойчивости возведенных несущих конструкций башни „Эволюция“ на участке №            3
ММДЦ „Москва-Сити“ с учетом фактического положения ж/б конструкций» «Расчетные исследования напряженно-деформированного состояния, прочности и устойчивости возведенных несущих конструкций башни „Эволюция“ на участке №            3ММДЦ „Москва-Сити“ с учетом фактического положения ж/б конструкций»Численное моделирование гидравлических потоков для аккумулирующего резервуара-отстойника с применением программного комплекса ANSYS. 
О компании
Программные комплексы
Наука и образование
Загрузки
Контакты
© 1991-2018 НИЦ СТАДИО. Копирование материалов допускается с разрешения правообладателей сайта. Наш интернет-ресурс, носит исключительно информационный характер и не является публичной офертой, определяемой положениями Статьи 437 (2) ГК РФ. Для получения точной информации о НАЛИЧИИ и СТОИМОСТИ товара обращайтесь к консультантам и менеджерам нашей компании. HostCMS.
Яндекс.Метрика