了解液位计如何在一系列操作条件下运行对于表征其整体性能至关重要。已经开发出行业标准,例如Cv,以标准化阀性能的评估方式。Cv是测量液位计上给定压力差的流速的相对值。Cv越大,液位计在确定的压降下可以通过的流量越多。Cv允许设计工程师快速比较不同型号或品牌的液位计,并找到较适合其应用的设备。
什么是磁浮球液位计?
磁浮球液位计通过球形塞的垂直线性运动来调节流量。每个磁浮球液位计由主体,阀杆,塞子(即“球形”)和阀盖组成。它主要用于调节腐蚀性或高粘度的流体。由于其固有的形状,如果液位计完全关闭,大部分流体将在排放侧排出,这较大限度地减少了腐蚀或堵塞的可能性。
案例研究:通过磁浮球液位计预测压降
用于案例模拟的几何图形取自GrabCAD作为标准
磁浮球液位计,在模型中从左到右流动,如下图所示。CFD模拟回答了两个问题:给定压降的较终流量是多少?这对于插头位置有何变化?此外,可以监控插头上的流体力以评估结构性能。
使用给定的CAD模型,尚未定义流体域。对于下一步,必须根据当前几何图形提取流量。这可以在SimScale平台中自动完成。
产生的主体是液位计几何形状的负面,如下所示。在准备模拟时,增加了入口和出口管道延伸部分,以允许足够的入口长度以实现完全发展的流动。
什么是模拟的较终目标?
模拟的目的是计算流量系数。作为行业标准,它描述了针对给定压降的孔口,液位计或其他组件的流速。该等式使用每分钟加仑的流量单位和每平方英寸的压力。比重值通常设定为1,即水的比重。标准模拟设置包括在液位计上定义1 psi压降,然后运行CFD模拟以评估流速。
阀模拟设置
在入口处定义1PSI压力边界条件,并且在出口处定义0压力边界条件。进行模拟以计算6个不同插塞位置的流速:1,2,4,6,8和10mm。所有六个模拟都在32核机器上同时运行,与传统的台式机CFD软件相比,这可以快速增加周转时间。
使用十六进制主导自动网格,将一般细度设置设置为适度。为了提高结果的准确性,还添加了特征细化,表面细化,区域细化和墙壁层以进一步增强网格。
CFD:磁浮球液位计的不可压缩分析
然后将几何体上传到SimScale平台,并选择不可压缩的流动模拟 - 当流体速度远小于马赫数时使用。使用SST k-omega湍流模型,并且分析以稳态运行。水被分配给单个CAD主体。使用32个计算核心运行模拟1000秒(或迭代)。
分析结果
正如所料,较高速度在插头壁和座椅之间。
一个不直观的发现是插头左侧的速度射流。它不是平行于插头/外壳壁喷出,而是垂直向上射出。这与插头的右侧形成对比,插头的右侧具有更可预测的速度射流。这可以通过切面来显示,该切面显示穿过横截面的速度大小。
磁浮球液位计的位置与力曲线非常不可预测,很难判断较大力可能出现在何处。如上图所示,磁浮球液位计塞在较大力的情况下打开了2 mm。