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ウォーターハンマー現象のシミュレーション
2021年4月
このケーススタディでは、Flownexのウォーターハンマー現象のシミュレーション機能について説明します。この機能は、水が流れる長パイプの流出口での急速なバルブ閉鎖のシミュレーションを行います。実際には、バルブまたは類似機器を急速に動作させることで、閉鎖を実現できます。Flownexでは、流体およびパイプ壁の弾性を考慮することができます。シミュレーションでは、パイプの流出口の急速閉鎖によって発生するウォーターハンマー現象がもたらすパイプ長に沿ったさまざまな位置での圧力変動率を調査します。
目次
- 課題
- メリット
- ソリューション
- はじめに
- システムの概要
- シミュレーションの目的
- Flownexモデル
- シミュレーションの詳細
- 結果
- 結論
Flownexによるパイプのモデル化
Flownexでパイプ要素を使用してパイプをモデル化し、流入口および流出口のノードで境界条件を指定します。簡潔にするため、使用流体 (水) は固定の特性で指定し、体積弾性率を2000MPa (流体弾性)に指定します。パイプでは、パイプ壁の厚さおよびパイプ材料のヤング率を指定する必要があります。パイプ要素は、それぞれ5mの長さの節20個で構成します。これにより、より高精度の結果が得られ、さまざまな節数のパイプで結果を確認できます。節数は、ユーザーによって定義された精度および速度を考慮して定義しています。
ウォーターハンマー現象のシミュレーション
初期の定常状態では、流入口ノードでの水圧は500kPa、流出口ノードでの水圧は497kPaに固定します。過渡現象は、下流ノードの水圧が固定ではなく解析により決定される初期の定常状態から実行されるように指定されています。これにより、パイプの流出口の急速閉鎖のシミュレーションを実行します。パイプの流出口および中央 (節 10) における過渡現象後 6 秒間の経時圧力変動率を表すグラフを表示します。
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