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Wallpflichtfach: Strömungstechnik und Akustik

Wallpflichtfach: Strömungstechnik und Akustik. Thema: Strömungssimulation an einer Messblende mittels ANSYS CFX . Inhalt:. Einleitung / Aufgabenstellung Auswahl- Einbau der Messblende Geschwindigkeitsberechnungsverfahren Simulation der Umströmung der Messblende.

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Wallpflichtfach: Strömungstechnik und Akustik

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Presentation Transcript

  1. Wallpflichtfach: Strömungstechnik und Akustik Thema: Strömungssimulation an einer Messblende mittels ANSYS CFX Oleg Wenzel 457159

  2. Inhalt: Einleitung / Aufgabenstellung Auswahl- Einbau der Messblende Geschwindigkeitsberechnungsverfahren Simulation der Umströmung der Messblende Oleg Wenzel 457159

  3. Einleitung / Aufgabenstellung • Auswahl und Anforderungen an den Einbau der Messblende • Verfahren zur Berechnung der Geschwindigkeit • Simulation der Umströmung der Messblende mittels Ansys CFX • Vergleich der gemessenen Werte mit den simulierten Oleg Wenzel 457159

  4. Auswahl der Messblende nach DIN EN ISO 5167 • Länge e: 0,005D ≤ e ≤ 0,02D • Dicke E: e ≤ E ≤ 0,05D • Abschrägwinkelα: 45° ±15° • Kanten G, H und I: müssen scharf sein, d.h. • sie dürfen keinen Grad und • keine Rundung aufwiesen • bzw. nicht großer als 0,0004d • Durchmesser • der Blendenöffnung d: wobei 0,1 ≤ β ≤ 0,75 Quelle: EN ISO 5167-2 Oleg Wenzel 457159

  5. Einbau der Messblende nach DIN EN ISO 5167 • Blende muss kreisförmig und konzentrisch zur • Rohrachse eingestellt werden • Die erforderlichen Mindestlängen • störungsfreier gerader Rohrstrecken • im Ein- und Auslauf müssen eingehalten • werden • Die Stirnseite 1 der Blende muss nach • dem Einbau in eine Rohrleitung eben sein Legende 1 Außendurchmesser der Blende 2 Rohrinnendurchmesser (D) 3 Gerade Kante 4 Blende 5 Abweichung von Ebenheit Lücke zwischen der Blende und einer geraden Kantenlänge D soll kleiner als 0,005(D-d)/2 sein Quelle: EN ISO 5167-2 Oleg Wenzel 457159

  6. Geschwindigkeitsberechnungsverfahren: theoretisch Kontinuitätsgleichung: mit Bernoulligleichung: c1 wird mit Hilfe eliminiert Eingesetzt in Bernoulligleichung: Berücksichtigung der Verschiebung durch Faktor φ: Mit Durchflusszahl α : Bei kompressiblen Fluiden: und mit für Gase Oleg Wenzel 457159

  7. Geschwindigkeitsberechnungsverfahren: industriell Bei der industriellen Durchflussmessung nach Din EN ISO 5167 basieren die Berechnungen des Volumen- und Massenstroms auf den o.g. Gleichungen. Der Durchflusskoeffizienten C ist eine Funktion der Reynoldszahl und muss iterativ gemäß DIN EN 5167-2 bestimmt werden Die Expansionszahl berechnet sich gemäß Für den Einsatz der Messblende gilt eine untere Grenze der Reynoldszahl, die abhängig vom Durchmesserverhältnis der Blende überschritten sein muss: Oleg Wenzel 457159

  8. Auswahl einer Messblende Einbau einer Messblende Geschwindigkeitsberechnungsverfahren: - Theoretisch - Industriel Simulation der Umströmung der Messblende - Volumenmodel Vorbereitung - Netzerstellung - Vergabe der Randbedingungen - Lösung - Auswertung der Ergebnisse Oleg Wenzel 457159

  9. Simulation der Umströmung der Messblende mittels Ansys CFX Geometrie/Volumenmodel Vorbereitung Vollvolumen Abmessungen der Ringkammermessblende (Quelle: Praktikum Strömungstechnik 1, Fachhochschule Düsseldorf, Prof. Dr. –Ing. Frank Kameier) ¼ des Volumens Oleg Wenzel 457159

  10. Vernetzung des Volumenmodells mit „ANSYS ICEM CFX“ Zerteilung des Volumenmodels in einzelne Parts Das erzeugte Netz Einstellungen für die Netzerstellung Oleg Wenzel 457159

  11. Vergabe der Randbedingungen in Ansys CFX- Pre Oleg Wenzel 457159

  12. CFX- Solver Manager Oleg Wenzel 457159

  13. Darstellung / Auswertung der Ergebnisse mithilfe von ANSYS CFX- Post Nr. 6 5 4 3 2 1 Geschwindigkeitsverlauf Druckverteilung • Abbremsung der Luftströmung in der unmittelbare nähe der Messblende, • dadurch höherer Druck an der vorderen Wand der Blende. • Umlenkung der Luftströmung in die Mitte und Verengung des Rohrquerschnittes, • wodurch die Strömungsgeschwindigkeit an der Stelle zunimmt und der Druck abfällt. • Strömungsablösung an der vordere Kante der Messblende, • Wirbelbildung hinter der Messblende und als folge • niedriger Druck. Oleg Wenzel 457159

  14. Darstellung / Auswertung der Ergebnisse mithilfe von ANSYS CFX- Post Überprüfung der Rohrströmungsprofilen am Ein- , und Austritt voll ausgebildetes turbulentes Rohrströmungsprofil Oleg Wenzel 457159

  15. Darstellung / Auswertung der Ergebnisse mithilfe von ANSYS CFX- Post Vergleich der Versuchsergebnisse mit Simulationsergebnissen Druckentnahme Druck gemessen/berechnet Ursachen der Abweichung: Modelierungsfehler Diskretiesierungsfehler Computersimulationen und Experimente kombiniert einsetzen In Computersimulationen werden die Tendenzen immer richtig vorhergesagt Oleg Wenzel 457159

  16. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Oleg Wenzel 457159

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