Расчетные данные определялись без учета гравитационной соста-
вляющей
F
g
=
mg
(
m
— масса шара магнитного клапана,
g
— ускоре-
ние свободного падения), поскольку сила, действующая на шар вслед-
ствие гравитации, составляет 0,03 Н. Такое значение является доста-
точно малым, и в дальнейших расчетах не учитывается.
Искомая гидродинамическая сила [10], определяемая в результате
расчетов, описывается следующим уравнением:
F
=
X
f
(
F
pressure
f
+
F
shear
f
)
n
f
,
(1)
где
F
pressure
f
= (
p
f
−
p
ref
)
a
f
,
F
shear
f
=
−
T
f
a
f
— составляющие силы
на поверхности
f
;
n
f
— направление, в котором данная сила должна
быть вычислена (силы вычислялись по трем компонентам, см. рис. 2);
p
f
— давление на поверхности;
p
ref
— референсное значение давле-
ния на поверхности (в соответствии с рекомендациями разработчика
программного комплекса (ПК) STAR-CCM+ [10] задавалось как сред-
нее значение давления на поверхности);
a
f
— вектор, нормальный к
поверхности, для которой определяется значение силы;
T
f
— тензор
напряжений на поверхности
f
.
Результирующая сила F определялась по зависимости
F
=
q
(
F
x
)
2
+ (
F
y
)
2
+ (
F
z
)
2
,
(2)
где
F
x
,
F
y
,
F
z
— составляющие силы, действующей за счет трения и
перепада давления в направлении осей
x, y
и
z
соответственно (см.
рис. 2).
Создание компьютерной модели.
Компьютерная модель — это
компьютерная программа, реализующая концептуальную модель фи-
зической системы, позволяющая проводить вычислительный экспери-
мент по моделированию поведения данной системы при изменении
различных параметров. В настоящей работе моделирование течения
рабочей среды в проточной части АСРП выполнялось в ПК STAR-
CCM+ (компания CD-adapco). Трехмерная твердотельная модель про-
точной части через нейтральный формат импортировалась в STAR-
CCM+ [10], где проводилась дальнейшая работа с моделями.
В первую очередь был автоматизирован процесс построения сетки
расчетной области. Автоматизация процесса построения сетки рас-
четной модели значительно сокращает время, необходимое для пере-
строения сетки модели после внесения модификаций в конструкцию
устройства, а также уменьшает вероятность внесения ошибок пользо-
вателем.
Все сетки строились с помощью построителя многогранных ячеек
(Polyhedral), при применении которого расчетная область разбивается
на ячейки сложной многогранной формы, приближенной к ограненной
ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение” 2014. № 3 29
