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Conseil en Structure de Fluide

Comprendre l’interaction d’une structure mobile ou déformable avec un écoulement de fluide intérieur ou adjacent est essentiel à la conception et au fonctionnement de plusieurs technologies d’ingénierie modernes.  Nos experts internes en ingénierie des fluides peuvent aider votre équipe avec la conception préliminaire, la formation logicielle, les tests physiques avancés en laboratoire ou sur place (sur le terrain).

Ingénierie de l’Interaction Fluide-Structure

Pour l’analyse computationnelle multiphysique, les interactions fluide-structure (IFS) se classent parmi les problèmes les plus difficiles.

Un fluide est utilisé pour charger une structure déformable; le type de déformation a un impact sur l’écoulement du fluide, ce qui a un impact sur la réponse de déformation. En raison de leur relation étroite, la déformation et l’écoulement du fluide sont considérés comme trop complexes pour être résolus analytiquement et nécessitent plutôt une analyse informatique.

Ces interactions multiphysiques peuvent être aussi simples que le couplage des températures corporelles solides pour la précontrisation, à la modification du volume du fluide due au mouvement rigide des corps solides, à la déformation flexible étroitement couplée des corps solides réagissant à la pression du fluide et aux forces de cisaillement variant dans l’espace et dans le temps.

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 Projets Récents de Conseil en Structure de Fluide

Pompe haute pression

Étude du mécanisme de défaillance du fluide et de la refonte d’une pompe alternative à haute pression utilisée pour injecter de l’eau dans le réservoir dans le processus de fracturation. Le modèle a capturé le flux multiphase transitoire lorsque le piston et la soupape de la pompe se déplaçaient de manière rigide.

Robinet à tournant sphérique

A effectué une analyse des causes profondes de la vanne à tournant sphérique, qui avait des problèmes de cycle de vie des vibrations. L’analyse du mouvement structurel réagissant au fluide turbulent a identifié le problème et, avec un petit changement à la conception, a résolu les problèmes du cycle de vie.

Simulation du débit sanguin autour d’une valve veineuse

Pour un nouveau dispositif médical qui en est maintenant au stade du prototype, une société de biotechnologie a récemment demandé une analyse informatique de l’interaction fluide-structure pour un arbre artériel pulmonaire spécifique au patient en bonne santé utilisant le continuum unifié et la formulation variationnelle multi-échelle (VMS).

Moteur alternatif

Calculé la température corporelle solide spatiale et variant dans le temps à l’aide d’un modèle de transfert de chaleur conjugué dans un système de fluides compressibles transitoires. Le modèle de fluide a été utilisé avec un modèle structurel correspondant pour identifier les zones de contrainte élevée en raison de la charge thermique.  La société a déployé nos suggestions critiques d’ingénieurs avec une semaine.

Compresseur alternatif

Nos consultants en ingénierie de la structure des fluides ont modélisé avec succès les effets transitoires dans un compresseur alternatif avec du méthane compressible en utilisant les capacités de maillage mobile d’Ansys Fluent.  En outre, une formation sur place, permettant aux ingénieurs en fluides de modéliser une grande variété de modèles multiphysiques et multidisciplinaires.

Simulation d’un conduit industriel

Analyse de l’excrétion turbulente du vortex et de l’interaction fluide-structurale potentielle causée par les tourbillons de fluide qui pourraient être excrétés de la structure interne du conduit. Nos consultants en ingénierie des structures fluides ont permis à l’entreprise d’économiser des dizaines de milliers de dollars en s’attaquant au problème fondamental en deux jours.

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Étude de Cas : Prédiction de la Fermeture des Vannes et de la Tuyauterie Transitoire

Pour une centrale nucléaire américaine, les services de conseil en interaction fluide-structure (FSI) de SimuTech ont récemment effectué une prévision structurelle transitoire et dynamique couplée du fluide.  Plus précisément, d’une vanne d’isolation de vapeur principale (MSIV) et d’un clapet anti-retour de vapeur principal (MSCV).

Fondamentalement, l’objectif de cette analyse était de prévoir le temps et la vitesse de fermeture du MSIV et du MSCV.  Les conditions d’essai comprenaient une variété d’environnements sélectionnés par les clients personnalisés, y compris un bris de tuyau à haute énergie. Les résultats du problème FSI ont servi de base à une prédiction dynamique transitoire de FEA.

Modélisation Cinématique d’une Valve et d’un Actionneur MSIV

En créant un modèle dynamique ou cinématique de la vanne et de l’actionneur MSIV, la prédiction interaction de la structure des fluides a été réalisée (ou vanne pour le MSCV). Les données sur les fluides transitoires du modèle dynamique ont ensuite été couplées dans Ansys Fluent.  Fluent est un logiciel de simulation de fluides remarquable conçu pour calculer les transitoires de fluide dans les systèmes de tuyaux.

Enfin, les coefficients de couple hydrodynamiques ont été générés en effectuant des simulations CFD sur le disque MSIV / MSCV.  Le placement a été organisé stratégiquement à divers endroits, puis tiré dans le modèle dynamique final.

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Étude de Cas : Effet des Écoulements sur les Dégagements de Choc Thermique dans une Vanne à Soupape

L’efficacité des vannes d’une centrale nucléaire doit être démontrée dans des circonstances d’exploitation difficiles.  Les chocs thermiques d’environ 225 °C sont l’un des tests de certification qui ont satisfait à ces tests empiriques.

Ici, de tels chocs sont étudiés expérimentalement et numériquement sur une grande vanne à globe d’un diamètre nominal de 150 mm. La boucle de test automatisée d’Ansys Maxwell est le site logiciel interne de la campagne expérimentale.

Dans l’eau froide et chaude sous pression, 10 chocs thermiques sont effectués l’un après l’autre. La vanne testée a 40 thermocouples installés uniformément le long de sa hauteur.

Les 10 goujons de la bride de capot de carrosserie sont équipés de jauges de contrainte.  En effet, permettant une surveillance étroite de l’évolution des forces de serrage à l’intérieur de la bride.  De là, il est effectué une simulation numérique 3D d’un tel choc dans la vanne.

Une série de simulations multiphysiques, y compris les fluides, la conduction thermique, la cinétique et la mécanique, sont utilisées pour effectuer des simulations. Avec plusieurs contacts, la simulation mécanique représente plus de 50 pièces différentes. En ce qui concerne les services de conseil en interaction fluide-structure (FSI), cette simulation est présentée en deux itérations différentes.  Le second d’entre elles, explique le transfert de chaleur qui se produit dans les dégagements.

En ce qui concerne la température dans les goujons, il existe une forte corrélation entre la modélisation et l’expérience.  Seule la deuxième simulation est capable de capturer avec précision les changements de serrage.  C’est-à-dire, vu expérimentalement au début des chocs froids et chauds en termes de forces de serrage.

Pour plus d’informations sur cette étude de cas, contactez nos experts en ingénierie ICI.

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