Для того, чтобы максимально удовлетворить потребности клиентов, наша продукция станет более ценной и экологически чистой. Мы всегда наилучшим образом используем объемную информацию, профессиональные технологии и богатый опыт для инноваций навсегда. В то же время наш принцип заключается в сохранении высокого качества, высокой эффективности, высокой веры честно и этично. Между тем, это главное, что нас волнует.

Концепции [Бережливого производства] в системе производственной логистики соединения сучьев Комбинируя точечно и линейно, он представляет и приносит новые идеи и делает это самостоятельно.Простые концепции, конструкции и производители могут решить сложные проблемы, связанные с обработкой материалов, когда дело касается производственно-производственного процесса. Предложение, которое мы решили, может помочь вам сэкономить место, рабочую силу, время, и самое главное, что оно может помочь вам сэкономить «деньги». И мы можем повысить эффективность нашей работы, сделав ваши проблемы со складированием\транспортировкой и отправкой вашим центром прибыли. И это передовые концепции [Бережливого производства] в системе производственной логистики соединения сучьев.

Особенности [Бережливого производства] в системе производственной логистики сцепки сук Производственная логистическая система сцепки сук, изготовленная из труб с пластиковым покрытием, металлических соединений, металлических и пластиковых насадок, легкая, производящая установку, регулировку, модификацию, разборка должна быть легкой, экологически чистой и удобной.

Моделирование труб с помощью Ansys — краткое введение

С точки зрения структурного анализа, труба представляет собой тонкую конструкцию с трубчатым поперечным сечением, которая может быть очень длинной по длине.Балка также может иметь трубчатую структуру, но большинство балок или колонн используются для обеспечения прочности. Доминирующая функция трубы используется для транспортировки жидкостей и газов. Транспортировка жидкости/газа может быть горячей, под высоким давлением, а также вязкой. Мы хотим использовать минимальную толщину трубы для экономии материала, при этом удовлетворяя требованиям по температуре и давлению.

Инженеры, основной задачей которых является проектирование трубопроводных систем, обычно полагаются на специализированные инструменты анализа. Эти нишевые инструменты упростили процесс от создания геометрии трубопроводной системы до конечного результата в соответствии с отраслевыми нормами.Они эффективны для повседневных дизайнеров труб. Однако для инженера-конструктора, который сталкивается с трубопроводными конструкциями или геометрией трубопровода, это относительно просто. Эти специализированные инструменты могут быть излишними. Кроме того, в этих инструментах наблюдаются ограничения, когда дело доходит до более подробного или расширенного анализа.

Ansys Mechanical, известная как программа конечных элементов общего назначения, предоставляет набор технологий и рабочих процессов, упрощающих анализ трубопроводов. Некоторые возможности (контакты, детальное моделирование, гибридная модель) выходят за рамки того, что может сделать типичное программное обеспечение для трубопроводов.

В этом блоге я хотел бы кратко рассказать вам о некоторых технологиях и функциях, которые у нас есть для анализа трубопроводов. Для начала позвольте мне представить вам три элемента: а именно: труба 288, труба 289 и колено 290. Pipe288 — трехмерная труба с двумя узлами, pipe289 — двухмерная труба с тремя узлами, локтевой сустав290 — трехмерный коленчатый патрубок с тремя узлами. Чисто по названию можно сказать, что отводные элементы используются для отводов (согласно терминологии трубопроводов).

PIPE288 и PIPE289 могут обрабатывать как тонкостенные, так и толстостенные (даже сплошные круглые) сечения.При толстостенном варианте принимается полное трехмерное напряженное состояние.

PIPE288 и PIPE289 допускают только круглые сечения. Поперечное сечение при деформации останется круглым (т. е. допускается только равномерное радиальное расширение). Поэтому PIPE288 и PIPE289 следует использовать только для прямых сегментов труб.

С другой стороны, ELBOW290 допускает изначально некруглые сечения и учитывает общую деформацию сечения, включая овализацию, деформацию и неравномерное радиальное расширение. Благодаря этим расширенным возможностям ELBOW290 подходит для изгибов труб и прямых сегментов труб, которые могут подвергаться значительной деформации секции (например, разрушение секции).

Pipe288/289 могут учитывать добавленную массу (внутреннюю массу жидкости), гидродинамическую добавленную массу (внешнюю жидкость), волновую нагрузку и эффекты плавучести. Также можно рассмотреть контакт трубы с поверхностью (например, укладка трубы на морском дне) и контакт трубы с трубой (например, PIP).

Теперь давайте рассмотрим некоторые основные функции, связанные с анализом труб в Ansys Mechanical.Имейте в виду, что Ansys Workbench Mechanical предоставляет только часть возможностей конвейера, но вы всегда можете вставить фрагменты команд или использовать MAPDL для изучения всех возможностей.
 

Начиная с геометрии, вам нужно «тело линии» (терминология Ansys) для трубы и назначить поперечное сечение трубы. Если вы создаете геометрию в инструментах предварительной обработки Ansys, таких как Ansys SpaceClaim или DesignModeler, это довольно просто. Если ваша геометрия была предварительно построена в других инструментах, вы можете перенести их в Ansys SpaceClaim.Если это просто линии, вы можете просто создать несколько поперечных сечений и назначить им. Если он представлен в виде объемов, вы можете воспользоваться инструментом «Извлечение луча», чтобы автоматически преобразовать объем в линию плюс поперечное сечение. После загрузки геометрии в Ansys Mechanical укажите «Model Type=Pipe».

Flexcom > Теория > Построение модели > Труба в трубе > Руководство по настройке модели

Модели «труба в трубе», как правило, довольно сложны, поэтому приведенные ниже рекомендации призваны помочь новым пользователям в создании модели и помочь избежать распространенных ошибок.Некоторая из приведенной ниже информации может быть хорошо знакома существующим пользователям Flexcom, но, тем не менее, последовательное изложение служит полезным ориентиром.

Базовая конструкция модели

•Сначала сконструируйте базовую модель, прежде чем приступать к взаимодействию между трубами. Большая часть модели или вся модель может быть построена с использованием ключевого слова *LINES, но иногда может потребоваться явное определение узлов и элементов с использованием ключевых слов *NODE и *ELEMENT.

• Если вы используете ключевое слово *LINES исключительно для построения модели, должна быть возможность использовать ключевое слово *LINES PIP для определения взаимодействий «труба в трубе».При этом создаются все соответствующие определения сечения «труба в трубе», стандартные соединения и узловые эквиваленты (для представления переборок). Это очень удобный подход, так как он требует очень небольшого вмешательства пользователя, но вы можете счесть его слишком ограничивающим, так как впоследствии вы не сможете выполнять какие-либо индивидуальные настройки модели. Многие пользователи, особенно опытные, предпочтут игнорировать ключевое слово *LINES PIP и предпочтут определять различные входы «труба в трубе» по отдельности. Большая часть оставшейся части этой статьи предполагает, что вы используете *LINES (и, возможно, *NODE и *ELEMENT также), а не *LINES PIP.

•Модели «труба в трубе» всегда должны устанавливаться таким образом, чтобы первичная и вторичная секции изначально были концентрическими. Важно отметить, что в то время как Flexcom отслеживает относительное смещение подключенных узлов в поперечном направлении (как описано в контактном моделировании), он не принимает во внимание какую-либо направленность. Для наглядности рассмотрим двухканальный райзер с верхним натяжением. Знак члена смещения всегда положителен при рассмотрении в плане, независимо от того, движется ли внутренняя часть справа налево, слева направо, вверх вниз или вниз вверх внутри внешней части.Если вы моделируете эксцентричную конфигурацию «труба в трубе», где внутренняя труба не концентрична внешней трубе, вам следует настроить модель таким образом, чтобы обе секции изначально были концентричными, а затем применить желаемое смещение к внутренней трубе. впоследствии.

o Таким образом, связанный с этим момент заключается в том, что рекомендуются соединения по степенному закону, поскольку все члены смещения и силы по определению положительны. Если вы используете кривые сила-прогиб, которые явно определены с помощью пар данных, вам следует убедиться, что все заданные значения прогиба равны нулю или положительны.

Идентификация внешних и внутренних СЕКЦИЙ

•Используйте ключевое слово *PIP SECTION, чтобы указать, какие секции трубы в какие входят. Данные сечения «труба в трубе» используются при расчете выталкивающей силы и гидродинамических сил. Если вы определяете конфигурацию «труба на трубе», вам не потребуется ключевое слово *PIP SECTION. Если вы определяете пучок «труба в трубе», то некоторые трубы могут действовать как внутренние и внешние секции для других труб.

Идентификация узлов, которые могут вступить в контакт

•Используйте ключевое слово *PIP CONNECTION для определения соединений типа «труба в трубе» между узлами на первичном и вторичном каналах.Соединения определяют физическое взаимодействие между трубами. Рекомендуется назначать большую/более прочную трубу в качестве основной трубы, а меньшую/зависимую трубу в качестве вторичной трубы. Первичные элементы используются для определения векторов ориентации соединений жесткости между соединяемыми трубами, и важно, чтобы эти векторы оставались, насколько это возможно, перпендикулярными общей геометрии трубы. Назначать меньшую/зависимую трубу основной трубой не рекомендуется, так как согласованность векторов ориентации может быть нарушена из-за ее гибкости.

• Если вы предполагаете, что относительное скольжение между трубами в осевом направлении будет незначительным или вообще отсутствует, рекомендуется использовать стандартные соединения. Они эффективны с точки зрения вычислений, поскольку каждая пара связанных первичных и вторичных узлов остается подключенной на протяжении всего моделирования, а модель эффективно фиксируется с самого начала.

• Если первичная и вторичная трубы имеют общую сетку конечных элементов, то очень просто сгенерировать все необходимые стандартные соединения, используя входной формат GEN=Primary Nodes, GEN=Secondary Nodes под ключевым словом *PIP CONNECTION. Однако на практике это случается редко, поэтому этот подход обычно подходит только для очень простых моделей.

•Для моделей любой значительной сложности плотность сетки на первичной и вторичной трубах будет различаться как по общему количеству узлов, так и по распределению этих узлов по длине трубы. Таким образом, идентификация всех необходимых прямых соединений, как было предложено в предыдущем пункте, может занять много времени и утомительно, а в некоторых случаях просто невыполнимо.

• Таким образом, даже если вы не ожидаете никакого относительного скольжения, может быть выгодно создать серию скользящих соединений, чтобы помочь собрать соединение модели на начальном этапе, а затем обозначить эти соединения как нескользящие после того, как общая конфигурация модели будет учредил. Скользящие соединения могут быть созданы с использованием формата ввода GEN=Primary Nodes, SET=Secondary Element Set под ключевым словом *PIP CONNECTION. Это означает, что программа автоматически определит оптимальную узловую связность. Это значительно снижает ваши усилия, поскольку программное обеспечение определяет, какие первичные и вторичные узлы должны быть подключены.

• Скользящие соединения также могут быть очень полезными в ситуациях, когда сетки постоянны, но когда на начальном этапе выравнивания происходит значительное осевое перемещение. Например, при настройке модели посадочной колонны первоначальная установка бурильной колонны внутри морского райзера может сильно затруднить ручное определение оптимального набора соединений «труба в трубе» до первоначального статического анализа.С динамической точки зрения, если относительное проскальзывание не предполагается, соединения впоследствии могут быть обозначены как нескользящие.

• Если предположить, что относительное скольжение не ожидается с динамической точки зрения, вы должны убедиться, что соединения обозначены как нескользящие до любых динамических симуляций. Это достигается включением ключевого слова *NO PIP SLIDING. Это означает, что соединения фактически рассматриваются как стандартные, а не скользят от этой точки вперед. Это устраняет любые накладные расходы, связанные с мониторингом относительных узловых местоположений с течением времени, и, возможно, может обеспечить повышенную численную стабильность, поскольку связность модели остается неизменной на протяжении всего моделирования.Обратите внимание, что вы должны явно указать ключевое слово *NO PIP SLIDING в каждом динамическом моделировании. Если вы выполняете этапы динамического продолжения, это ключевое слово также должно быть включено во все файлы ключевых слов перезапуска.

• Наконец, и это может быть уже очевидно, если вы действительно ожидаете относительного скольжения между первичной и вторичной трубами, вам следует определить скользящие соединения, как обсуждалось выше, и игнорировать любые комментарии, касающиеся переназначения соединений как нескользящих. . Скользящие соединения идеально подходят для ситуаций, когда требуется постоянное выравнивание соединений «труба в трубе», например, в случае J-Tube Pull-In.

Дискретизация сетки конечных элементов

• Строго говоря, нет необходимости в выравнивании сетки конечных элементов между первичной и вторичной трубами. Контактная жесткость в каждом соединении «труба в трубе» действует в направлении, перпендикулярном основному элементу, поэтому теоретически модель контакта должна быть независимой от любого осевого разделения, существующего между соединенными узлами. Однако на практике обычно рекомендуется иметь достаточно хорошо выровненную модель, и это действительно необходимо для моделей, которые включают значительные изменения в локальной кривизне.

•Генерация линейной сетки выполняется индивидуально для каждой линии, независимо от всех других линий в модели. Таким образом, если вы используете ключевое слово *LINES для построения своей модели, не существует автоматического способа обеспечения согласованности сетки между первичным и вторичным трубопроводами. Если вы считаете, что это важно для успеха вашей модели, вы можете включить дополнительные подразделы на одну или обе трубы, даже если структурные свойства этих подразделов идентичны соседним подразделам, чтобы воспроизвести те же самые сетка конечных элементов по обеим трубам. Хотя это возможно, на практике это может быть довольно утомительно, и, вероятно, потребует значительных усилий на этапе построения модели. Кроме того, это не обязательно обеспечит выравнивание сетки в моделях, в которых относительное осевое движение происходит на начальном этапе выравнивания (например, при первоначальной посадке бурильной колонны в морском райзере). Так что это упоминается здесь только для полноты.

• По умолчанию силы сопротивления и гидродинамическая инерция на внутренних элементах типа «труба в трубе» моделируются как составляющие массы и демпфирования в левой части уравнений движения, отражая требуемую связь между скоростью/ускорением внешнего узла и загрузка внутреннего узла.Это требует наличия подходящих соединений «труба в трубе» в глобальной матрице связности. В ситуациях, когда между внутренним узлом и внешней трубой не гарантировано определенное пользователем соединение, программное обеспечение автоматически вставляет условное соединение нулевой жесткости там, где это требуется, чтобы гарантировать, что гидродинамическая нагрузка на внутренний узел может быть зафиксирована. Это может привести к созданию большого количества дополнительных подключений, что может негативно сказаться на производительности во время выполнения.Этот подход может рассматриваться некоторыми пользователями программного обеспечения как чрезмерно консервативный, поскольку вместо этого они могут отказаться от создания дополнительных подключений с помощью ключевого слова *PIP SECTION (опция AUTO_CREATE). Прежде чем выбрать этот вариант, рекомендуется внимательно прочитать статью о дополнительных соединениях для поддержки гидродинамики внутренней трубы и полностью осознать ее потенциальные последствия.

Моделирование центраторов, переборок и примыканий Контакт

• Где вы используете линейные соединения (например,г. для моделирования центраторов), линейная контактная жесткость определяется ключевым словом *PIP CONNECTION, поэтому дальнейший ввод данных пользователем не требуется.

• В регионах, где соединенные трубы могут свободно перемещаться в радиальном направлении относительно друг друга, нелинейные контактные отношения должны быть определены под ключевым словом *ЖЕСТКОСТЬ ТИПОВ. Рекомендуемая процедура заключается в использовании подхода со степенным законом, который обеспечивает постепенный переход между областями низкой (т. е. зоны свободного движения) и высокой жесткости (т. е. контакт между стенками) и способствует устойчивости решения.Используя этот подход, мгновенная контактная жесткость выводится из уравнения степенной зависимости, которое определяется относительным расстоянием между трубами в поперечном направлении и некоторыми определяемыми пользователем коэффициентами, такими как максимальное контактное усилие и показатель степени. Поскольку это важнейший аспект моделирования «труба в трубе», рекомендуется ознакомиться с руководством по контактной силе и показателям экспоненты.

oДля моделей «труба в трубе» следует использовать параметр CONFIGURATION=PIP под ключевым словом *PIP STIFFNESS.

oДля моделей «труба на трубе» следует использовать параметр CONFIGURATION=POP под ключевым словом *PIP STIFFNESS.

• В ситуациях, когда трубы жестко соединены друг с другом, например, через переборку, необходимо создать жесткое ограничение.

oДля моделей «труба в трубе» следует использовать ключевое слово *EQUIVALENT, чтобы указать, что внутренний и внешний узлы моделируются как один эквивалентный узел.

oДля моделей «труба на трубе» следует использовать ключевое слово *ELEMENT, чтобы вставить жесткий безмассовый элемент между первичным и вторичным узлами.

Двойная проверка модели

• Учитывая сложность, связанную с моделированием «труба в трубе», что отражено в большом количестве пользовательской документации по этой теме, рекомендуется более подробно изучить вашу модель, чтобы убедиться, что она работает должным образом и соответствует вашим требованиям. Вы можете вставить ключевое слово *PRINT (подзапись OUTPUT=PIP CONNECTIONS) на любом этапе моделирования, чтобы запросить дополнительную информацию для печати в основной выходной файл. Это облегчает детальную проверку конфигурации «труба в трубе» в любой момент моделирования и обеспечивает большую прозрачность внутренней работы программного обеспечения. Некоторая примерная информация показана ниже.

                   *** ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ПЕЧАТЬ ***

                   ———————————

  Соединения «труба в трубе»:

    Номер     Тип    Первичный узел   Вторичный узел     Статус    Первичный элемент   Вторичный элемент            Перпендикулярный вектор

x y z

  —————————————————————- ————————————————— ——————————————

       1      Скользящий        1033           1002         Активный            1033              1001             0.853      -0,522       0,000

       2      Скользящая        1034           1004         Активная            1034              1003                      0,824    0 3 0 -0,560

       3      Скользящая        1035           1005         Активная            1035              1004              0,793    0 3 0 0,  0

       4      Скользящая        1036           1006         Активный            1036              1006                      0,760   0 3 0 0,640.

       5      Скользящий        1037           1008         Активный            1037              1008             0.725      -0,688       0,000

Дополнительная информация

Чтобы получить более глубокое представление и полное понимание внутренней работы алгоритмов моделирования «труба в трубе» в Flexcom, вам также рекомендуется прочитать эти связанные статьи…

• Разделы «труба в трубе» описывают, как одна труба содержится внутри другой, и объясняют последствия этого для плавучести и гидродинамических сил.

• Стандартные соединения описывает работу стандартной модели контакта «труба в трубе» на высоком уровне.

•Sliding Connections поясняет дополнительные функции, предлагаемые скользящими соединениями, и предлагает сценарии, для которых они подходят.

•Контактное моделирование подробно описывает работу алгоритма моделирования контакта «труба в трубе».

• Гидродинамические силы описывает основные гидродинамические силы, смоделированные Flexcom (включая плавучесть, гидродинамические и внутренние гидродинамические силы), и то, как на них влияет наличие конфигураций «труба в трубе».

Сноска

• Кабельные жгуты.Если вы определяете соединения «труба в трубе» в модели, которая включает соединения вдоль криволинейной секции, вам необходимо убедиться, что изначально обе трубы имеют одинаковый профиль. Рассмотрим случай стального контактного стояка, внутри которого заключена внутренняя труба. Если вы определяете геометрию внутренней и внешней труб по отдельности с помощью ключевых слов *LINES или *CABLE, то решения из шага Pre-Static Cable для каждой трубы будут независимыми. Поскольку свойства райзера и труб будут очень разными, то и кабельные решения, естественно, будут совершенно разными.Обратите внимание, что предварительное статическое решение кабеля основано исключительно на кажущемся весе и осевой жесткости и не принимает во внимание какие-либо соединения «труба в трубе». Предварительно статическое решение для кабеля используется в качестве первого приближения к полному решению методом конечных элементов, и соединения «труба в трубе» также инициализируются на этой основе. Это означает, что любые начальные отклонения внутренней трубы от осевой линии внешней трубы будут сохраняться на протяжении всего анализа, что, вероятно, является нежелательным эффектом.Чтобы учесть такие обстоятельства, вы можете использовать ключевое слово *CABLE BUNDLE, чтобы указать, что два или более кабеля должны быть сгруппированы вместе в одном пучке только для целей шага предварительной статики кабеля. Это означает, что внутренне все кабели в жгуте имеют общие свойства для целей расчета кабелей, гарантируя, что каждый кабель принимает аналогичный профиль до того, как будет запущено полное конечно-элементное решение. Обратите внимание, что если вы используете ключевое слово *LINES PIP для настройки своей модели, вам не нужно беспокоиться о связках кабелей, так как это автоматически обрабатывается программным обеспечением.

Как легко подключить одномерные трубы к трехмерным областям потока

В более ранних версиях COMSOL Multiphysics было сложно подключать одномерные трубы к трехмерным областям потока. Однако знаете ли вы, что новая функция COMSOL Multiphysics версии 5.0 позволяет вам легко это сделать? Позвольте мне продемонстрировать, как работает эта функция.

Модуль потока трубы

Модуль «Трубопровод» существует уже довольно давно. У меня сложилось впечатление, что это дополнение к COMSOL Multiphysics хорошо принято пользователями.Многие из них рассматривают его как естественное расширение модуля CFD и модуля теплопередачи.

Вся идея модуля Pipe Flow Module заключается в том, что жидкость, протекающая по расширенным трубопроводам и каналам, в значительной степени следует законам полностью развитого потока. Таким образом, вам не нужно разрешать полное поле потока с элементами объема. Можно просто сделать предположение, что поток полностью развит.

Уравнения потока в трубе (справа) решаются только для средней скорости, а труба представлена ​​только линией в геометрии (посередине).Такой подход экономит время вычислений и снижает требования к памяти.

Соединение концов труб с моделями объемного расхода

На изображении ниже трубы встроены в сплошную форму. Исследован теплообмен между охлаждающей жидкостью внутри труб и формой. Однако в этом сценарии многие пользователи хотят соединить секцию трубы с трехмерной областью потока жидкости.

Трубы, залитые в сплошную форму. Изображение взято из статьи «Охлаждение пресс-формы для литья под давлением».

Это обычное явление, когда у вас есть длинные участки тонких труб, которые внезапно открываются для большего объема жидкости, который не может быть аппроксимирован уравнением трубы.

Объем жидкости привязан к сегменту трубы, трехмерной кривой в геометрии.

Элемент соединения труб

В более ранних версиях программного обеспечения COMSOL такое соединение было возможно. Однако старый процесс был довольно сложным, так как требовал от пользователей настройки операторов сопряжения и ведения большого количества бухгалтерского учета, чтобы все было правильно. В COMSOL Multiphysics версии 5.0 мы решили упростить эту задачу, предоставив Pipe Connection — функцию интерфейса Pipe Flow .

Эта функция соединяет одномерный сегмент трубы (смоделированный с помощью интерфейса Pipe Flow ) с трехмерным телом однофазного потока. Соединение трубы добавляется как мультифизический объект и выбирается по умолчанию в соответствующих точках геометрии. Этот выбор может быть изменен пользователем.

Функция Соединение труб в COMSOL Multiphysics®.

Подробная схема модели конвективного потока в пластине теплообменника. Волнистые сегменты представляют собой проточные участки трубы, а блочное тело представляет собой трехмерную область течения.

Скачать модель