Особенности математического моделирования и валидации компьютерной модели физических процессов в пористом сетчатом материале гидравлического фильтроэлемента


Авторы

Иванов М. Ю.1, 2*, Городнов А. О.3**, Лаптев И. В.3***, Сидоренко Н. Ю.3****, Малахов А. С.1, Реш Г. Ф.1

1. Военно-промышленная корпорация «НПО машиностроения», ул. Гагарина, 33, Реутов, Московская область, 143966, Россия
2. Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, 2-я Бауманская ул., 5, стр. 1, Москва, 105005, Россия
3. Исследовательский центр имени М.В. Келдыша, ГНЦ Центр Келдыша, Онежская ул., 8, Москва, 125438, Россия

*e-mail: vpk@vpk.npomash.ru
**e-mail: an.ol.gorodnov@gmail.com
***e-mail: laptev@kerc.msk.ru
****e-mail: sidorenikita@yandex.ru

Аннотация

Рассмотрены особенности создания физико-математической модели движения жидкости в пористой структуре (пористом сетчатом материале) гидравлического фильтроэлемента. Актуальность адекватного компьютерного моделирования функционирования фильтроэлемента обусловлена необходимостью разработки цифрового двойника гидравлической системы, содержащей такие устройства. Приведено описание процедуры валидации компьютерной модели нестационарных физических процессов в рассматриваемой пористой структуре. При валидации использованы эмпирические данные, полученные из проливочных испытаний образца пористого сетчатого материала. Результаты моделирования пополняют фундаментальную теорию об изучении гидравлических свойств пористых проницаемых материалов.

Ключевые слова:

компьютерная модель, коэффициент гидравлического сопротивления, метод контрольных объёмов, пористый сетчатый материал

Библиографический список

  1. Царев М.В., Андреев Ю.С. Цифровые двойники в промышленности: история развития, классификация, технологии, сценарии использования // Известия вузов. Приборостроение. 2021. Т. 64. С. 517–531. DOI: 10.17586/0021-3454-2021-64-7-517-531

  2. Минаков Е.П., Привалов А.Е., Бугайченко П.Ю. Метод оценивания характеристик цифровых моделей киберфизических систем на основе множественного регрессионного анализа результатов их применения // Труды МАИ. 2023. № 131. URL: https://www.trudymai.ru/published.php?ID=175925. DOI: 10.34759/trd-2023-131-19

  3. Гусев П.Ю. Автоматизация планирования производственных процессов авиастроительного предприятия с использованием цифрового двойника // Труды МАИ. 2018. № 103. URL: https://www.trudymai.ru/published.php?ID=101190.

  4. Белевитин А.А., Бородуля Н.А., Рыжкова В.Г. Разработка цифрового двойника газотранспортной системы в целях моделирования и оптимизации гидравлических режимов // Газовая промышленность. 2021. № 7. С. 22–28.

  5. Иванова Ю.П., Иванов М.Ю., Буряк А.К. Математические модели динамических процессов адсорбции и тепломассопереноса в многокомпонентных смесях. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2022. - 98 с.

  6. Ivanov M.Yu., Resh G.F. Theoretical Justification of Experimental Investigation of Gravity-Capillary Method for Gas-Liquid Mixtures Intake // Journal of Physics: Conference Series, 2019, vol. 1391, pp. 012079. DOI: 10.1088/1742-6596/1391/1/012079

  7. Александров Л.Г., Константинов С.Б., Марков А.В., Платов И.В. О методике подтверждения работоспособности фазоразделителя внутрибакового устройства капиллярного типа // Труды МАИ. 2022. № 127. URL: https://www.trudymai.ru/published.php?ID=170335. DOI: 10.34759/trd-2022-127-07

  8. Белов С.В. Пористые проницаемые материалы. - М.: Металлургия, 1987. - 335 с.

  9. Иванов М.Ю., Городнов А.О., Лаптев И.В. и др. Валидация компьютерной модели пористого сетчатого материала фильтроэлемента при создании цифрового двойника гидравлической системы // XLVIII Академические чтения по космонавтике, посвященные памяти академика С.П. Королёва и других выдающихся отечественных учёных — пионеров освоения космического пространства (Москва, 23–26 января 2024 года): сборник тезисов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2024.

  10. Городнов А.О., Лаптев И.В., Сидоренко Н.Ю. и др. Математическое моделирование процессов ламинарной и турбулентной фильтрации жидкой несжимаемой среды в пористых сетчатых материалах // Математическое моделирование и численные методы. 2023. № 2. С. 67–89.

  11. Armour J.C., Cannon J.N. Fluid Flow Through Woven Screens // AIChE Journal, 1968, vol. 14, no. 3, pp. 415–420. DOI: 10.1002/AIC.690140315

  12. ЛОГОС Аэро-Гидро. Решатель задач аэро-, гидро-, газодинамики и акустики. URL: https://logos-support.ru/logos/aero-hydro/

  13. Танненберг И.Д., Рамазанов Р.Ф. Валидация решения задачи движения твердого тела в набегающем потоке с использованием программного продукта ЛОГОС // Труды МАИ. 2016. № 90. URL: https://www.trudymai.ru/published.php?ID=74873

  14. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Том 6. Гидродинамика. - М.: Физматлит, 2001. 736 с.

  15. Menter F.R. Zonal Two Equation k-ω Turbulence Models for Aerodynamic Flows // AIAA 24th Fluid Dynamics Conference, July 6-9, 1993, Orlando, Florida, no. AIAA 93-2906, 22 p. DOI: 10.2514/6.1993-2906

  16. Москалев П.В., Шитов В.В. Математическое моделирование пористых структур. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2007. - 120 с.

  17. Hicks R.E. Pressure Drop in Packed Beds of Spheres // Industrial & Engineering Chemistry Fundamentals, 1970, vol. 9, no. 3, pp. 500-502. DOI: 10.1021/I160035A032

  18. Versteeg H.K., Malalasekera W. An introduction to computational fluid dynamics. The finite volume method, England: Longman Scientific & Technical, 1995, 257 p.

  19. Ferziger J.H., Peric M., Street R.L. Computational Methods for Fluid Dynamics, Springer Nature Switzerland AG, 2020, 596 p.

  20. Лашкин С.В., Козелков А.С., Мелешкина Д.П., Ялозо А.В., Тарасова Н.В. Моделирование течений вязкой несжимаемой жидкости разделенным и совмещенным алгоритмом типа SIMPLE // Математическое моделирование. 2016. Т. 28. № 6. С. 64-76.

  21. Patankar S.V. Numerical Heat Transfer and Fluid Flow, New York, Hemisphere Publishing Corporation, 1980, 214 p.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход