Hvordan vurdere væskedynamikk i utformingen av albuereduserende støpegods

Albue redusering castings , som nøkkelkomponenter for tilkobling og endring av fluidretningen i rørledningssystemet, direkte påvirke effektiviteten, sikkerheten og driftskostnadene for hele systemet. Profesjonell design, spesielt på nivå med væskedynamikk, er grunnleggende for å sikre utmerket ytelse. Dette er ikke bare en enkel størrelsesmatching, men også en vitenskap om væskeadferd, energikonvertering og strukturell optimalisering.

Minimer trykktap og energispredning
I ethvert væsketilførselssystem er effektiv utnyttelse av energi avgjørende. Et av designmålene med albuereduserende støpegods er å minimere trykktap. Trykktap består hovedsakelig av to deler: tap langs rekkevidde og lokalt tap. Som en typisk lokal motstandskomponent må utformingen av en albuereduserer være spesielt opptatt av hvordan man kan redusere energitapet når væske strømmer gjennom.
Optimalisering av designkrumningen er toppprioritet. Når fluidet strømmer i et buet rør, vil en treghetssentrifugalkraft genereres, noe som resulterer i ujevn strømningshastighetsfordeling. En altfor liten bøyeradius vil forverre støtet og separasjonen av fluid fra rørveggen, og danne en virvel, og derved øke trykktapet dramatisk. Den ideelle utformingen bør være en tilstrekkelig stor, jevn krumningsradius slik at fluidet kan dreie jevnt og unngå skarpe endringer i strømningsretningen.
Glatt overgang er et annet sentralt prinsipp. Utformingen av albuen redusering røret kombinerer to funksjoner: bøying og variabel diameter. Under overgangen fra stor diameter til liten diameter er det nødvendig å sikre en jevn overgang av innerveggen for å unngå plutselige tverrsnitt. Det plutselige tverrsnittet vil danne en stillestående og virvelsone, som ikke bare øker lokalt trykktap, men kan også forårsake kavitasjon og støy. Ved å bruke en konisk eller progressiv krympedesign, kan væsken ledes til å akselerere jevnt, og minimere energitapet.

Undertrykke turbulens og virvelstrømmer
Turbulens er en ustabil tilstand av væske som strømmer ved høye hastigheter, noe som øker friksjonsmotstanden betydelig og kan forårsake vibrasjoner og støy. Utformingen av albuereduserer bør effektivt undertrykke genereringen av turbulens og virvelstrømmer.
I albuedelen kan urimelig krumning eller ujevne indre vegger indusere sekundær strømning og separasjonsstrømning. Sekundærstrømmen er den sirkulerende strømmen av fluid i hovedstrømretningen på tverrsnittet, som vil agitere fluidet og øke energispredningen. Separasjonsstrømmen gjør at fluidet ikke kan passe tett på rørveggen, og danner et lokalt tilbakeløpsområde. Ved å optimalisere formen av den indre vegg av albuen, slik som å bruke et elliptisk eller ikke-sirkulært tverrsnitt, kan strømningshastighetsfordelingen styres til en viss grad og intensiteten av sekundærstrømmen kan reduseres.
I delen med variabel diameter er en rimelig kjeglevinkel avgjørende. En altfor stor kjeglevinkel vil forårsake alvorlig strømningslinjeseparasjon i sammentrekningsseksjonen, og danne en tilbakeløpsvirvel. Tilbakeløpsvirvelen forbruker ikke bare energi, men kan også danne lokale lavtrykkssoner på rørveggen, forårsake kavitasjon og forårsake erosjon og skade på støpematerialet. Derfor må utformingen omfattende vurdere fluidtype, strømningshastighet og trykk, og velge en optimal kjeglevinkel for å sikre jevn akselerasjon av fluidet og forhindre strømningslinjeseparasjon.

Forhindre kavitasjon og materialkorrosjon
Kavitasjon er et alvorlig problem i fluiddynamikk, spesielt i områder med høye strømningshastigheter og lokalt lave trykk. Når fluidtrykket er lavere enn dets mettede damptrykk, vil det dannes dampbobler. Etter at disse boblene strømmer til høytrykkssonen med væsken, vil de kollapse øyeblikkelig, og skape en kraftig sjokkbølge som forårsaker mekanisk erosjon av rørveggen.
I utformingen av albuereduserende støpegods er det å unngå lokale lavtrykkssoner nøkkelen til å forhindre kavitasjon. Dette krever at designere sørger for at trykkfordelingen til hele løperen er stabil, spesielt i sammentreknings- og styreseksjonene for væskeakselerasjon. Ved å optimalisere geometrien til den indre veggen, eliminere områder som kan forårsake unormal økning i strømningshastighet eller uregelmessige strømningslinjer, kan kavitasjon effektivt forhindres. I tillegg er det også avgjørende å velge støpematerialer med god kavitasjonsmotstand, som visse rustfrie stål eller høykromlegeringer.

Optimaliser væskeblanding og separasjon
I visse spesielle anvendelser, slik som systemer som krever blanding av to fluider eller separering av fast-væskeblandinger, krever utformingen av albuereduserende rør hensyn til blande - eller separasjonsegenskapene til fluidet.
For eksempel, i den kjemiske industrien, kan albuereduksjon brukes til å lede de to væskene for innledende blanding. I dette tilfellet kan designeren bruke sekundær flyt for å forbedre blandeeffekten. Ved å innføre en bestemt strømningslederstruktur ved albuen eller endre formen på den indre vegg, kan fluidumturbulens økes og tilstrekkelig kontakt mellom komponentene fremmes.
I gruver eller gjørmetransportsystemer er slitasje på albuereduserende rør et stort problem. Når faste partikler beveger seg i væsken, vil de bli kastet til ytterveggen på grunn av treghetssentrifugalkraft, noe som forårsaker alvorlig lokal slitasje. Utformingen skal utformes med en jevn stor krumningsradius, og veggtykkelsen på ytterveggen eller bruk av høy slitasjebestandige materialer for å forlenge levetiden til komponentene.

Vurder væskevibrasjoner og støy
Når fluid strømmer i uregelmessige strømningskanaler, kan vibrasjon og støy oppstå. Dette påvirker ikke bare systemstabiliteten, men kan også forårsake strukturell tretthet. Den hydrodynamiske utformingen av albuereduserende støpegods må vurdere hvordan vibrasjoner og støy reduseres.
En glatt indre veggoverflate er en effektiv måte å redusere væskefriksjon og virvelstrømstøy. Etter støping kan finbearbeiding eller polering forbedre den indre veggfinishen betydelig. I tillegg kan optimalisering av løpedesignet for å unngå strømlinjeforming av plutselige endringer redusere støtstøy forårsaket av væskepåvirkning og separasjon. Gjennom verktøy som finite element-analyse kan den strukturelle vibrasjonen forårsaket av væske forutsies på designstadiet, og den strukturelle stivheten til støpegodsene kan justeres tilsvarende eller vibrasjonsabsorberende design kan tas i bruk.