Report #03-06 WCAEE-ICEEC-2020 3D modelling of swirl inserts for pipeline vibration lowering

УДК62-225.14

3D modelling of swirl inserts for pipeline vibration lowering

Ya.O. Asiptsov, V. I. Velkin

Ural Federal University named after the first President of Russia B. N. Yeltsin 19 Mira St., Yekaterinburg 620002, Russia

tel..: +79022531032, e-mail: [email protected]

Vibrations of equipment and pipelines are a significant factor in the failure of power plant elements and pipelines themselves. About half of all failures in the operation of pipelines are caused by vibration. One of the reasons for its emergence is the interaction of the transported fluid with the walls of the pipeline. In this case, either vibration damping devices or a preventing device can act as a solution. The swirl inserts for pipelines with a two-phase flow considered in this work prevent the occurrence of vibration due to a more uniform distribution of phases along the pipe. Such inserts were modeled in SolidWorks CAD software for 3D printing, as well as for preliminary tests in the form of computer simulation. Computer simulation of a single-phase flow was performed using the Flow Simulation module. The result of the work is the obtained pictures of the pressure distribution over the longitudinal section of the insert, which give the information about the efficiency of the swirl, the probability of separation of the flow from the insert wall and the resistance, which is also important for a pipeline with two-phase flow due to interphase transitions.

The inserts were modeled with a different number of guide grooves. Using a 3d printer to prototypes were printed, with the help of which a primary analysis of the effectiveness of the insert with a specific geometry at the experimental stand is possible.

In the future, it is planned to expand the variety of forms of prototype inserts in order to obtain an explicit dependence of efficiency on a specific geometric parameter.

Keywords:CFD analysis, damping, vibration, pipeline, insert, swirler, 3d modelling

Report #03-06 WCAEE-ICEEC-2020

УДК 62-225.14

3d-моделирование вставок завихрителей для снижения вибраций трубопроводов.

Я.О. Асипцов, В.И. Велькин

Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. Ельцина ул. Мира, 19, Екатеринбург 620002, Россия

тел..: +79022531032, e-mail: [email protected]

Вибрации оборудования и трубопроводов являются значительным фактором выхода элементов электростанций и самих трубопроводов из строя. Около половины всех нарушений в работе трубопроводов обусловлены именно воздействием вибрации. Одна из причин ее появления – это взаимодействие перемещаемой среды со стенками трубопровода. Решением в таком случае могут выступать либо устройства, демпфирующие вибрацию, либо предупреждающее ее. Рассматриваемые в данной работе вставки-завихрители для трубопроводов с двухфазной средой предотвращают появление вибрации за счет более равномерного распределения фаз по длине трубы. Такие вставки были смоделированы в компьютерном программном комплексе САПР SolidWorks для 3d-печати, а также для предварительных испытаний в виде компьютерного моделирования. Компьютерное моделирование потока однофазной жидкости производилось при помощи модуля Flow Simulation. Итогом работы являются полученные картины распределения давлений по продольному сечению вставки-завихрителя, по которой можно судить об эффективности завихрения, вероятности отрыва среды от стенки вставки и результирующем сопротивлении, что также немаловажно для трубопровода с двухфазными средами из-за межфазных переходов.

Было произведено моделирование вставок с различным количеством направляющих канавок. С помощью 3d-принтера были напечатаны прототипы, с помощью которых возможен первичный анализ эффективности вставки с конкретной геометрией на экспериментальном стенде.

В дальнейшем планируется расширить многообразие форм вставок-прототипов с целью получения явной зависимости эффективности от конкретного геометрического параметра.

Ключевые слова: вычислительная гидродинамика, демпфирование, вибрация, трубопровод, вставка, завихритель, 3d-моделирование.

.