Numerical analysis of flow averaging tubes in the vortex-shredding regime

• Autorzy: Kabaciński M. , Lachowicz C. T. , Pospolita J.

Identyfikatory

DOI

10.2478/meceng-2013-0018

Warianty tytułu

PL

Numeryczna analiza drgań czujników uśredniających ciśnienie dynamiczne

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a study on flowmeters oscillatory motion when subjected to periodical, enforced vibrations induced by vortex-shedding. The proposed mathematical modelling of flow was compared to corresponding numerical simulation, in form of modal analysis. The frequencies of vortices generation and detachment were calculated for a number of flow velocities in two different flowmeter profile variants. The performed modal evaluation enabled estimating their natural frequencies, and in consequence the acquired data helped us to determine flow velocity for which the analyzed structures were prone to resonant vibrations.

PL

W artykule zaprezentowano proces oddziaływania wymuszonych przepływem płynu wirów na drgania przepływomierzy spiętrzających. Zaproponowany model matematyczny przepływu porównano z wynikami symulacji numerycznych w formie analizy modalnej. Częstotliwość generowania i odrywania się wirów policzono dla różnych predkości przepływu dla czujnika jedno- i dwuprofilowego. Przeprowadzone analizy modalne umożliwiły wyznaczenie ich częstotliwości, a w rezultacie pomogły w wyznaczeniu prędkości przepływu, dla których analizowany czujnik podatny jest na zjawisko rezonansu.

Słowa kluczowe

EN

computational fluid dynamics CFD; numerical analysis of vibration; averaging Pitot tubes; flowmeter

PL

obliczeniowa dynamika płynów; analiza numeryczna wibracji; rurki uśredniające Pitota; przepływomierz

• Wydawca: Komitet Budowy Maszyn PAN
• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. LX, nr 2
• Strony: 283--297
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kabaciński M.

• Department of Thermal Engineering and Industrial Facilities, Opole University of Technology, ul. Mikołajczyka 5, 45-271 Opole, Poland

autor

Lachowicz C. T.

• Department of Mechanics and Machine Design, Opole University of Technology, ul. Mikołajczyka 5, 45-271 Opole, Poland

autor

Pospolita J.

• Department of Thermal Engineering and Industrial Facilities, Opole University of Technology, ul. Mikołajczyka 5, 45-271 Opole, Poland

Bibliografia

• [1] Spitzer D.: Flow Measurement: practical guides for measurement and control. Research Triangle Park, 1991.
• [2] Baker R. C.: Flow Measurement Handbook. University of Cambridge, 2000.
• [3] Węcel D., Chmielniak T., Kotowicz J.: A mathematical model of the self-averaging Pitot tube. A mathematical model of a flowmeter, Flow Measurement and Instrumentation (19), 2005, pp. 301-306.
• [4] Preso, Technical documentation. http://www.preso.com.
• [5] Kabaciński M., Pospolita J.: Numerical and experimental research on new cross-sections of averaging pitot tubes, Flow Measurement and Instrumentation (19), 2008, pp. 17-27.
• [6] Kabaciński M., Lachowicz C. T., Pospolita J.: Analysis of flowing fluid effect on flow averaging. TASK Quarterly, Vol 12(3), 2008, pp. 217-226.
• [7] ANSYS/Fluent, Fluid Dynamics Analysis Package. Fluid Dynamics International Inc., 2010.
• [8] Dobrowolski B., Kabaciński M., Pospolita J.: A mathematical model of the self-averaging pitot tube, a mathematical model of a flow flowmeter, Flow Measurement and Instrumentation (16), 2005, pp. 251-256.
• [9] ANSYS/Gambit, Fluid Dynamics Analysis Package, Fluid Dynamics International Inc. (2010).
• [10] Błazik-Borowa E., Flaga A.: Interference galloping of two Identical Circular Cylinders at Unsteady Air Onflow, In: 2EACWE, Genua 22-26 June 1997, 1997, pp. 1815-1822.
• [11] Mittal S., Kumar V.: Flow-induced vibrations of light circular cylinder at Reynolds number 10 to the 3 to 10 to the 5, Journal of Sound and Vibration 245(5), 2001, pp. 923-946.
• [12] Lewandowski R.: An application of Hartlen-Curie model and the finite element method to transient and steady state analysis of vortex-induced vibration of beam, In: Proceedings of the Second East European Conference on Wind Engineering, Prague 7-11 September, Vol. 1, 1998, pp. 121-126.
• [13] Beretta S. L.: Studio di uno schema numerico per la simulazione di un cilindro oscillante in una corrente fluida a bassi numeri di Reynolds. PhD thesis, Politecnico di Milano, 2007.
• [14] Zienkiewicz O. C., Taylor R. L.: The finite element method (5th edition), Vol. I,II,III, Butterworth-Heinemann, 2000.
• [15] NX/Nastran, Basic Dynamic Analysis User’s Guide. UGS Corp, 2007.
• [16] Hodges, D. H., Pirce D. A.: Introduction to structural dynamics and aeroelasticity, Cambridge Aerospace Series, Cambridge University Press, 2001.
• [17] Introl, Corporate catalogue, Control-Measurement Apparatus.