Kavitation
Kavitation ist ein physikalisches Phänomen, das in vielen Flüssigkeitsströmen mit hoher Geschwindigkeit auftritt. Wenn der Flüssigkeitsdruck unter den Dampfdruck fällt, bilden sich Dampfblasen in der Flüssigkeit. Kavitation findet sich häufig bei Hochleistungsventilen, Flusssteuerungsbauteilen und Pumpen und kann die Effizienz dieser Bauteile erheblich beeinträchtigen. Fortgesetzte Kavitation führt zu Kavitationsfraß und Beschädigung des Bauteils, was wiederum kostspielige Ausfallzeiten und Reparaturen zur Folge hat.
Mit Hilfe des Kavitationsmodells wird der Volumenanteil der Dampfblasen erfasst; Entstehung und Lage der Blasenbildung in der Strömung werden prognostiziert. Es eignet sich am besten für die Prognose von kleinen Kavitationsbereichen, nicht jedoch für Prognosen von starken Dampfbildungen. Dieses Kavitationsmodell setzt voraus, dass eine Sammlung von Blasen und nicht ein vollständiger Dampfbereich vorliegt.
Wenn die Kavitation aktiviert ist, fällt der Fluiddruck nicht unter den Dampfdruck. (Wenn die Kavitation deaktiviert ist, darf der Druck unter den physikalischen Grenzwert fallen.) Dies verbessert die vom Wandrechner berechnete Genauigkeit der Kräfte bei vorhandener Kavitation.
Einsatzbereich
So simulieren Sie die Kavitation einer Flüssigkeit
- Weisen Sie den Strömungsteilen die flüssige Materialphase zu.
- Setzen Sie den Schwerpunkt des Netzes auf Bereiche, in denen Kavitation erwartet wird. Netzverfeinerungsbereiche sind dazu nützlich.
- Zum Aktivieren der Kavitation öffnen Sie das Schnellbearbeitungs-Dialogfeld Start, wählen die Registerkarte Physik und klicken auf Erweitert. Wählen Sie Kavitation.
- Wenn die Strömung Temperaturschwankungen unterworfen ist, kann sich das Fluidmaterial temperaturabhängig verändern, der Verdampfungsdruck im Verdampfungszustand wird jedoch konstant gehalten.
So definieren Sie die Verdampfungseigenschaften einer Luftlöcher bildenden Flüssigkeit
Öffnen Sie die Flüssigkeit im Materialeditor und klicken Sie auf Phase.
Die beiden Variationsmethoden sind Dampfdruck und Verknüpftes Dampfmaterial.
Wählen Sie Dampfdruck, um den Dampfdruck der Flüssigkeit anzugeben (wenn sie sich in einem Dampfzustand befindet).
- Die meisten Flüssigkeiten in der Vorgabe-Materialdatenbank haben einen Dampfdruck, der als Teil der Materialdefinition gespeichert ist. Dieses Feld wird automatisch aufgefüllt, wenn ein Dampfdruckwert gespeichert ist.
- Verwenden Sie diese Option, wenn Sie den Dampfdruck kennen, jedoch die Dampfeigenschaften nicht in einem separaten Material definiert haben.
- Sie kann auch verwendet werden, um den Zuschneidedruck einer Flüssigkeit anzugeben, auch wenn die Kavitation nicht gelöst wird. Dies ist der Mindestdruck, der in der Flüssigkeit physisch auftreten kann. Alle berechneten Druckwerte, die unterhalb dieses Werts liegen, werden auf diesen Wert zurückgesetzt.
Wählen Sie Verknüpftes Dampfmaterial, um ein Dampfmaterial mit dem ausgewählten flüssigen Material zu verknüpfen.
- Verwenden Sie diese Option, wenn die Dampfeigenschaften in einem separaten Material definiert sind.
- Um diese zu nutzen, wählen Sie das Dampfmaterial aus dem Menü aus. Es können nur Materialien in derselben Materialdatenbank verwendet werden. (Das verknüpfte Dampfmaterial muss sich in derselben Materialdatenbank befinden wie die flüssige Phase des Materials.)
- Ein Dampfmaterial, das mit einem flüssigen Material verknüpft ist, kann erst aus der Datenbank gelöscht werden, nachdem die Verknüpfung aus der Flüssigkeitsmaterialdefinition entfernt wurde.
Darstellung
Wenn die Analyse abgeschlossen ist, können Sie Bereiche mit Kavitation darstellen, indem Sie den Volumenanteil der durch die Kavitation entstehenden Dampfblasen grafisch darstellen. Diese Größe wird als prozentualer Anteil berechnet. Mögliche Werte liegen zwischen 0 und 1 (1 = 100 % Dampfblasen). Am besten kann die Lage von Kavitation mit einer Iso-Fläche dargestellt werden. Wenn Sie den Wert auf 1 (oder nahe 1) einstellen, wird eine dreidimensionale Ansicht des Kavitationsbereichs dargestellt:
