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泄漏测试模拟第三弹——瞬时泄漏率测量模拟
来去匆匆
2年前
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1 前言
之前写过两个关于泄漏测试模拟的案例,感兴趣的读者可以到本号历史消息查看。那两个案例都是采用保压试验来计算平均泄漏率的,如果要准确测得管道系统在某个压力下的泄漏率是多少,就需要按照如下的试验方法来测。此时,需要配备一个高精度的微流量计、压力表和一个能够提供稳定压力的系统。试验原理为:用压力系统往被测系统里面注入介质(比如空气、氮气),监测系统压力变化情况,当流入系统的介质和从泄漏口流出的介质相等时,系统的压力将趋于稳定,此时流量计显示的流量就是泄漏流量。今天,我们用一个简单的案例来模拟演示一下。
2 建模与网格
建立如下的二维轴对称模型,H=200mm,R=100mm,假定泄漏口为Φ2mm,介质注入管道管径Φ10mm。划分四边形网格,节点数约为2.2万,最小正交质量0.78。
3 求解设置
当采用气体介质时,建议密度模型采用理想气体或者真实气体模型(当压力很高时),考虑气体压缩性。本案例采用空气,密度采用理想气体模型。
介质注入孔采用质量流量入口边界,由于考虑了气体的压缩性,因此这种边界设置优于速度边界,实际工程上,由于系统泄漏率通常很小,基本上需要用到热式微流量计,该装置测得的是标况流量,质量入口边界更能对应上。比如本案例的质量流量0.0001kg/s,对应的标况流量为4.651NL/min(标况空气密度1.29kg/m
3
)。
假定泄漏口设定为压力出口即可。
瞬态求解,时间步长选用0.001s(根据实际收敛性而定)。
4 计算结果
我们看一下系统的压力和温度的曲线,系统压力最终稳定在639Pa左右,也就是说当系统压力为639Pa时,泄漏率为4.651NL/min。改变不同的质量流量,就可以得到不同的压力下系统的泄漏率了。另外,由于考虑了气体的压缩性,系统的内部温度有微小的升高,符合实际情况。
最后,看一下系统的压力、温度分布,各处的差异性很小,仅仅在泄漏口处体现,这也符合实际情况,泄漏口很小,系统内的介质流动是很慢的、甚至一定程度上可以忽略了动压。
来源:仿真助手
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首次发布时间:2022-08-17
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