Walidacja wyników badań symulacyjnych CFD poprzez testy laboratoryjne hydraulicznego rozdzielacza sterującego

• Autorzy: Kosek, Mateusz

Warianty tytułu

EN

Validation of Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation studies through laboratory testing of a hydraulic control valve

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przeprowadzanie badań symulacyjnych CFD (ang. Computational Fluid Dynamics) niesie za sobą wiele korzyści. Możliwe jest zbudowanie dowolnego modelu obliczeniowego według określonych warunków brzegowych. Rzadko jednak porównuje się ze sobą wyniki badań modelowych ze stanem rzeczywistym. W artykule przedstawiono walidację badań symulacyjnych przeprowadzonych na stanowisku badawczym znajdującym się w Instytucie Energetyki – Państwowym Instytucie Badawczym Oddział Gdańsk. Opisano sposób tworzenia modelu obliczeniowego na podstawie powierzonej dokumentacji, utworzono geometryczny model 3D, opisano warunki brzegowe modelu obliczeniowego, budowę stanowiska badawczego oraz wyniki badań. Określono współczynnik niepewności obliczeń CFD poprzez współczynnik korekcyjny opisany w manuskrypcie. We wnioskach przedstawiono przyczyny występowania różnic pomiędzy modelem obliczeniowym a stanem rzeczywistym.

EN

Conducting the CFD simulation studies has many advantages. It enables for instance building of any computational model according to the defined boundary conditions but rarely the results of model tests are compared with real conditions. Presented is here the validation of simulation studies conducted on a test stand located in the Instytut Energetyki - Państwowy Instytut Badawczy Oddział Gdańsk. Given is the method to create the computational model on the basis of tie customer's documentation, created is the 3D geometric model and described are computational model boundary conditions, arrangement of the test stand as well as the test results. Defined is the uncertainty factor of CFD calculations by means of the correction factor described in the manuscript. In conclusions, there are shown the reasons of differences emerging between the computational model and real conditions.

Słowa kluczowe

PL

zawór hydrauliczny; zawór regulacji przepływu; CFD; obliczeniowa mechanika płynów; walidacja obliczeń numerycznych; energia wodna

EN

hydraulic valve; flow control valve; CFD; Computational Fluid Dynamics; validation of numerical calculations; hydropower

• Czasopismo: Energetyka
• Rocznik: 2024
• Tom: nr 10
• Strony: 415--419
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kosek, Mateusz

• Instytut Energetyki - Państwowwy Instytut Badawczy, Oddział Gdańsk

Bibliografia

• [1] Chamil, A. Modelling and optimisation of a Kaplan turbine — A comprehensive theoretical and CFD study. "Cleaner Energy Systems" 3. https://doi.org/10.1016/jxles.2022.100017 (2022).
• [2] Amirante R., Distaso, E., Tamburrano P., Experimental and numerical analysis of cavitation in hydraulic proportional directional valves. "Energy Conversion and Management" 87. https:// doi.org/10.1016/j.enconman.2014.07.031 (2014).
• [3] Sharipov K., Mirzaliev S., Simulation of a Hydraulic Load Sensing Proportional Valve. Preprints. https://doi:10.20944/pre-prints201810.0242.v1 (2018).
• [4] Choi S.W., Seo, H.S., Kim H. S., Analysis of Flow Characteristics and Effects of Turbulence Models for the Butterfly Valve. "Appl. Sci." 11, 6319. https://doi.org/10.3390/app11146319 (2021).
• [5] Scuro N.L, Angelo E., Angelo G., Andrade D.A. A CFD analysis of the flow dynamics of a directly-operated safety relief valve. "Nuclear Engineering and Design" 328. https://doi.org/10.1016/j. nucengdes.2018.01.024 (2018).
• [6] Chítale K., Sahni O., Tendulkar S., Rocco N., Shephard M., Jansen K., Boundary Layer Adaptivity for Transonic Turbulent Flows, 21, AIAA Computational Fluid Dynamics Conference. https://doi.org/10.2514/6.2013-2445 (2013).
• [7] Johansson C., Optimization of wall parameters using CFD, Royal Institute of Technology, https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:787495/FULLTEXT01. pdf (2014).
• [8] Stryczek S., Naped hydrostatyczny, tom I elementy (eng. Hydrostatic drive, tom I elements). ISBN: 83-204-3091-7.
• [9] Amirante R., Moscatelli P.G., Catalano L.A., Evaluation of the flow forces on a direct (single stage) proportional valve by means of a computational fluid dynamic analysis. "Energy Conversion and Management" 3, 48. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2006.08.024 (2007).
• [10] Lisowski E., Czyzycki W., Rajda J., Three dimensional CFD analysis and experimental test of flow force acting on the spool of solenoid operated directional control valve. "Energy Conversion and Management" 70. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2013.02.016 (2013).
• [11] Lisowski E., Filo G., Rajda J., Pressure compensation using flow forces in a multisection proportional directional control valve. "Energy Conversion and Management" 103. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2015.07.038 (2015).
• [12] Valdés J. R., Miaña M. J., Nüñez J. L, Pütz T, Reduced order model for estimation off fluid flow and flow forces in hydraulic proportional valves. "Energy Conversion and Management" 6. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2007.12.010 (2008).
• [13] SolidWorks 2020 user's guide.
• [14] Ansys Help 2022 R2.
• [15] Examining Spatial (Grid) Convergence, https://www.grc.nasa.gov/www/wind/valid/tutorial/spatconv.html.
• [16] Kosek M., CFD Simulation of Kaplan Turbine Rotating Union and the Development of a Real Time Diagnostic System. "International Review on Modelling and Simulations" (I.RE.MO.S.) 5, 14. https://doi.org/10.15866/iremos. v1415.21217 (2021).