Исследование ПВД давления и температуры

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»

КАФЕДРА № 11

КУРСОВАЯ РАБОТА ИССЛЕДОВАНИЕ ПВД ДАВЛЕНИЯ И ТЕМПЕРАТУРЫ по дисциплине: АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ

Работу выполнил

Студент группы 1911 Белалов И.В.

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ

доц., к.т.н. Мясоедов В.Б.

Санкт-Петербург 2013

Целью данной работы является практическое ознакомление с пакетом Flow Simulation программы Solidworks 2012, получение навыков моделирования аэродинамической трубы на примере ПВД, получение эпюр распределения давления.

Вся работа разделяется на две задачи: внутреннюю и внешнюю. При внешней задачи рассматривается распределение давления вблизи корпуса ПВД и исходя из этого делается вывод о том, какое давление будет в приемнике статического давления. При внутренней задаче рассматривается распределение динамического давления внутри трубки Пито.

Внешняя задача

Моделирование в Solidworks Flow Simulation начинается с создания области, в которой будет осуществляться продувка объекта. Создадим короб для ПВД с размерами 150*60*400 мм. Создадим прямоугольник с указанными размерами и вырезом вдоль длинного ребра.

Рис.1

После чего созданную модель следует сохранить.

Далее нужно создать новый файл сборочной модели (gost-assy). Выбрать файл созданного короба (Browse)

Рис. 2

Рис. 3

После успешного добавления короба необходимо добавить сам ПВД. Проделываем ту же операцию.

Рис. 4

Как видно из рисунка, ПВД не попал во внутреннюю область короба. Чтобы установить его в нужном месте будем двигать его по координатам.

Рис. 5

Выбираем Move Component, в разделе Move выбираем By Delta XYZ, после чего нужно навести курсор на ПВД, нажать левую кнопку мыши, затем из списка объектов (как показано на рисунке 666) полностью выделить ПВД (объект может не переместиться если сразу выделить ПВД) выделить смещаемый объект, то есть ПВД. После введения чисел XYZ нажимаем Enter и с каждым нажатием ПВД будет передвигаться в выбранную сторону.

Рис. 6

Рис.7

В данном случае мы только одну половину ПВД поместили в область, в которой будет осуществляться продувка чтобы видеть как ведет себя поток воздуха в сечении с наибольшим диаметром. Связано это с тем, что эпюра распределения давления строится по всей области короба и увидеть что будет происходить внутри будет крайне неудобно, потому что эпюра как бы будет обволакивать весь ПВД.

После того как ПВД помещен в заданную область, следует сохранить объект. Программа попросит перестроить объект и следует нажать «ДА».

Рис. 8 Заходим в Tools, спускаемся вниз и выбираем Add-Ins.

Рис. 9

Далее ставим галочку около Solidworks Flow Simulation и жмем «ОК».

Рис.10

Через некоторое время появится дополнительный раздел Flow Simulation.

Рис. 11

Переходим в раздел Flow Simulation и выбираем Create Lids (Создание крышки). Создание крышки необходимо для того, чтобы в дальнейшем указать из какой области (а именно с этих самых крышек) будут исходить потоки воздуха или давления (зависит от типа выбираемой физической величины), и в какую область данный поток будет выходить. Проделываем операцию, указанную на картинке с двух сторон короба.

моделирование аэродинамический труба давление

Рис.12

Для создания крышки необходимо выбрать грань, как показано на рисунке 13.

Рис. 13

Рис. 14

Рис. 15

После создания крышек переходим в Wizard и создаем новый проект.

Рис. 16

Рис. 17

Рис. 18

Указываем типы физических величин (Рис. 18), тип задачи (Рис. 19), среду в которой будет производиться моделирование (Рис. 20 и 21), начальные условия и параметры атмосферы (Рис. 22 и 23).

Рис. 19

Рис. 20

Рис. 21

Рис. 22

Рис. 23

Рис. 24

Уже в новом проекте сделаем разрез, чтобы лучше было видно что происходит при обдувке и было удобно выбирать внутренние поверхности.

Рис. 25

Перемести по координатам разрез как показано на рис. 26 (результат на рис. 27).

Рис. 26

Нажмем правой кнопкой мыши на Boundary Conditions далее на жмем левой кнопкой мыши на Insert Boundary Condition… (добавление плоскости из которой будет истекать газ с заданными параметрами).

Рис. 27

Рис. 28

В разделе Selection нужно просто левой кнопкой мыши щелкнуть на плоскость из которой будет истекать газ. В разделе Type указывается тип физической величины, в данном случае мы выбираем скорость ветра, и выбираем Flow Openings (один из трех значков в разделе Type).

Рис. 29

Рис. 30

Проделываем ту же операцию с противоположной плоскостью, но в разделе Type мы указываем Pressure Openings (давление будет уходить в окружающую среду).

Рис. 31

Нажмем Run в верхней части окна, в появившемся окне снова нажимаем Run и ждем когда закончатся вычисления.

Рис. 32

Рис. 33

Рис. 34

Рис. 35

Чтобы увидеть поведение атмосферы раскрываем Results, нажимаем правой кнопкой на Flow Trajectories и выбираем Insert…

Рис. 36

В разделе Starting Points указывается плоскость из которой истекает газ, ниже указывается количество линий (чем больше, тем лучше, но вычисления будут производиться дольше).

В разделе Appearance указывается диаметр линий (чем меньше, тем лучше), тип отображаемой физической величины, и прозрачность линий.

Рис. 37

Рис. 38

В итоге результат внешней задачи сведется к рисунку 38, где статическое давление будет равно давлению около отверстий, принимающих статическое давление в данном случае около (93 573 Па).

Внутренняя задача

Теперь рассмотрим внутреннюю задачу, т. е. распределение давление внутри трубки Пито. Т.к. плотность сетки продувки не позволяет увидеть распределение давления внутри трубки, то придется создать специальную накладку на ПВД (Для создания локальной области продувки), которая выглядит следующим образом (в разрезе):

Рис. 39

Далее нам необходимо совместить ПВД и данную накладку. Для этого создаем сборочную модель gost-assy (данная процедура была описана в самом начале). Выбираем ПВД и накладку и получаем следующую картину.

Рис. 40

После чего нужно совместить накладку с ПВД. Для этого нажимаем на скрепку слева (сопряжение), после чего выбираем 2 фигуры, которые будут состыкованы, в данном примере голубая окружность уже выбрана, оранжевую предстоит выбрать.

Рис. 41

После того как вторая фигура выбрана, оба предмета совмещаются (разумеется при условии что стыковка возможно, к примеру нельзя совместить квадрат и круг).

Рис. 42

Далее получившуюся сборку следует сохранить и перейти в Flow Simulation (как это сделать было указано ранее) и открыть сохраненный файл.

Рис. 43

Для удобства работы сделаем разрез ПВД.

Рис. 44

Далее необходимо создать крышки (процедура описывалась ранее).

Рис. 45

Сохраняем файл и нажимаем Wizard в левом верхнем углу, далее процедура аналогична той, что была ранее. Создаем через Boundary Conditions область из которой давление будет поступать и область, в которую данное давление будет уходить в атмосферу. Параметры зададим такие же, как и во внешней задаче.

Рис. 46

Рис. 47

Далее следует нажать Run. После вычислений в разделе Results и Flow trajectories нужно задать поверхность для отображения эпюры.

Рис. 48

После всего выполненного получим следующий результат:

Рис. 49

Рис. 50

Вывод

В ходе выполнения данной курсовой работы было выяснено что задача должна быть разбита на 2 части (внутреннюю и внешнюю), был получен практический опыт моделирования аэродинамической трубы на примере ПВД и были получены эпюры распределения давления при обдувке ПВД в условиях стандартной атмосферы со скоростью 100 м/с.