Numerical 3D Simulation of Safety Valve Gas Dynamics

Abstract

Рассмотрена модель газодинамических процессов в предохранительном клапане прямого действия, предназначенном для обеспечения безопасности трубопроводов и аппаратов высокого давления. Моделирование осуществлялось на основе метода контрольного объема и разностной схемы С. К. Годунова в трехмерной постановке. Внутреннее пространство клапана разделено на два блока, в каждом из которых строится структурированная разностная сетка. В первом блоке сетка является ортогональной. Параметры газа на границах контрольных объемов определяются на основе автомодельного решения задачи о распаде произвольного разрыва. Формирование газодинамических переменных для решения задачи о распаде произвольного разрыва с последующим восстановлением составляющих вектора скорости проводилось с применением преобразований векторов в локальной системе координат на каждой грани контрольного объема. Реализованный численный метод расчета нестационарной трехмерной газодинамики позволяет определять пространственную структуру потока в предохранительном клапане и его количественные характеристики (давление, плотность, скорость, температуру). Анализ результатов расчетов показал, что течение до нижней части диска близко к осесимметричному. Сравнение с результатами расчетов в осесимметричной и трехмерной постановках свидетельствует о том, что интегральная характеристика (газодинамическая сила) может рассчитываться для рассмотренных условий в осесимметричной постановке при соответствующем выборе эквивалентной конфигурации внутреннего контура клапана.