مانومتر، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

توضیحات

شرح پروژه مانومتر

در این پروژه، به شبیه سازی مانومتر با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) پرداخته ایم و نشان داده ایم که چگونه در ستون سیال مانومتریک لوله U تغییر وجود دارد. برای ایجاد اختلاف فشار از یک نازل همگرا واگرا استفاده شده است. یک سر مانومتر در گلو و سر دیگر در قسمت همگرا متصل است. یک افزایش در ستون مایع در مانومتر لوله U در ناحیه کم فشار وجود دارد.

مانومترها دستگاه های اندازه گیری فشار هستند که معمولا در زندگی روزمره مورد استفاده قرار می گیرند. به عنوان مثال، فشار در سیستم های لوله کشی با استفاده از این دستگاه ها به طور مداوم کنترل می شود. مانومتر U-tube یک مانومتر خاص است که نام خود را از لوله U شکل آن گرفته است. قسمت های مستقیم این U معمولاً به عنوان بازوها، اندام ها یا انتهای مانومتر نامیده می شوند.

مانومتر معمولاً با یک مایع متراکم رنگی به نام سیال مانومتر پر می شود که برای تجسم اختلاف فشار بین دو انتهای لوله استفاده می شود. با افزایش فشار در یکی از انتهای آن، سیال مانومتر داخل لوله در آن انتها به سمت پایین رانده می شود. این باعث بالا آمدن مایع مانومتر در انتهای دیگر دستگاه می شود. سپس از اختلاف سطح سیال بین دو انتها برای اندازه گیری اختلاف فشار استفاده می شود. هنگامی که مانومتر، یکی از اولین ابزارهای اندازه گیری فشار، به درستی استفاده می شود، بسیار دقیق است. مانومتر هیچ قطعه متحرکی در معرض فرسودگی، سن یا خستگی ندارد. مانومترها بر اساس اصل تعادل هیدرواستاتیک کار می کنند: یک ستون مایع با ارتفاع مشخص فشار مشخصی را اعمال می کند که وزن در واحد حجم مایع مشخص باشد.

هندسه دو بعدی این پروژه را با نرم افزار ANSYS Design Modeler طراحی کرده ایم.

مش بندی مدل حاضر با استفاده از نرم افزارANSYS Meshing انجام شده است. نوع مش بدون ساختار است و تعداد سلول های محاسباتی برابر با 42413 است.

روش های استفاده شده

در این پروژه از مدل جریان چندفازی VOF استفاده کرده ایم. این شبیه سازی به صورت ناپایا (گذرا، وابسته به زمان، Transient) انجام شده است.

نتایج شبیه سازی مانومتر

ابتدا یک نمودار کسر حجمی در موقعیت های مختلف در این شبیه سازی ترسیم شد. سپس کانتور های دوبعدی مربوط به چگالی، جریان جریان، کسر حجمی هوا و کسر حجمی جیوه به دست آمد. تصاویر نشان می دهد که در ابتدا ارتفاع ستون مایع در دو طرف برابر است. اما با ورود گاز به مانومتر، ارتفاع ستون جیوه تغییر می کند.