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冲压弯头温度对流固耦合的影响

浏览: 发表时间:2021-06-01 10:34:13 来源:文章来自网络,如有侵权,请联系删除。

  冲压弯头压裂管在保持壁厚不变的情况下可生成多种管线内径。弯头相连的直管的长度为2两条支管之间所成的角度即两个弯头的连接角度可变。然后对模型进行流体填充,划分网格,并对体与管内壁接触的边界层的网格进行膨张层处理。冲压弯头压裂管中采用水作为流体介质。整个分析中不考虑温度对流固耦合的影响,数值分析方法双弯头弯管流固耦合振动采用 ANSYS Workbench— Fluent软件进行求解。在分析弯管模型流固耦合振动的模态时对模型的两端都约束6个方向的自由度,即添加固定约束。根据压裂现场实际情况,在模型左端流体的入口处将压裂液简化为正弦波动的连续流体,出口处的压力简化为60MPa的常压由于压裂弯管的抗拉刚度较大,在实际工作过程中压裂液对压裂管道的“拉直量”非常小。因此,在仿真计算过程中为了节约计算资源,忽路了管道的拉直效应,在双弯头处只考虑流固耦合不考虑弯头的Bourdon耦合效应,并对流体与压裂管的接触亘添加相同的流面耦合标签。整个模型仿真过程的流固合通过此耦合面完成。

  由 Fluent对流场进行分析,将计算得到的流场压力作为载荷直接添加到冲压弯头的流固耦合面对压裂管的振动进行分析,由于压裂管线的振动对流场中高压高速的流体影响较小,基本可忽略不计。因此计算时为了能够节约计算资源菜用单向流国耦合的算法11,¥个分析过程经过若干次送代后收敛。在计算的过程中为了节约计算资源当增大单元格的大小长,但是为了使流固耦合计算容易收效的单元格不前因而在计算过程中要使其达到最合理的质量。因此计算菜用分步式计算的方法来获取相对较短的计算时间。流国耦合为了分析流固耦合对管汇固有频率的影响,计算了双弯头内径为70mm,连接角度为90时空管与脉动流体流经双弯头弯管的前六阶固有须率。

  在考虑模型的流固耦合作用时冲压弯头的固有频率比空管的固有频显降低。这是因为在当双弯管只对出入口进行亘走支撑时由于管汇的支撑较少导致双弯管与管内流体耦合作用强,从而对管汇因外力引起的振动响应计算产生较大的影响。因此在对双弯头弯管进行仿真计算时考虐流固耦合的作用是非常有必要的。连接角度对双弯头弯管国有频率的影响在流速与流体压力都相同的情况下,计算了内径为70mm的双弯头的连接角度对双弯头弯管固有频率的影响。由于流体的脉动频率与外部的激振频率比较低,因此只提取前两阶模态进行分析,同时为了对比计算双弯头弯管连接角度介于75°~105的减振效果,菜用了与模型验证相同的谐响应频率分析方法在弯管的入口处添加了一个激振频率,通过分析计算得到双弯头的连接角度与固有频率及谐响应振动唱值的关系。

  


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