Springen naar inhoud

Luchtstroming door meerdere uitgangen


  • Log in om te kunnen reageren

#1

TimJohDij

    TimJohDij


  • 0 - 25 berichten
  • 4 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 26 september 2018 - 07:10

Dag,

 

Hoewel ik al vaker op dit forum rondkeek en veel las, heb ik mij nu ook geregistreerd. Als onderdeel van mijn werk doe ik onderzoek naar het gedrag van een eenvoudig ventiel met meerdere uitgangen. In een blok HDPE is een gat van 9 mm geboord en met tussenliggende afstanden van 4 mm een vijftal gaten haaks op het grote gat van 1,4 mm doorsnede. Uiteindelijk wil ik uit elk van de uitgangen een ongeveer gelijke luchtdruk laten stromen. Daarvoor laat ik gedurende 16-20 ms een druk van 4-6 bar door het grote gat stromen.

Met een eenvoudig fysiek model ontdek ik dat de druk op de onderste twee uitgangen aanzienlijk hoger is dan op de bovenliggende. Er lijkt geen lineair verband te zijn. Omdat er sprake is van veel turbulentie, heb ik een computermodel gemaakt om de opstelling te simuleren. In SimScale heb ik dat uitgewerkt. Volgens een medewerker van dat bedrijf zijn mijn simulatie-instellingen correct. Bijgevoegd een schermafbeelding van de resultaten. De lucht die op ieder moment uit de vijf gaten stroomt is hier nagenoeg gelijk. Dit stemt dus niet overeen met experimentele resultaten.

Wat kan ik doen om mijn simulatie realistischer te maken? En belangrijker: welke principes zijn bekend over de luchtdruk in een vergelijkbare opstelling? Zoals gezegd, wil ik uiteindelijk een gelijke luchtdruk uit de vijf uitgangen realiseren.

 

Groet,

 

Bijgevoegde miniaturen

  • Uitlaat.PNG

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

Back2Basics

    Back2Basics


  • >250 berichten
  • 578 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 26 september 2018 - 11:53

Zijn de overgangen van het centrale kanaal naar de kleinere kanalen zonder verstoringen, dus mooi glad, afgerond en zonder bramen?
Heb je al eens een model gemaakt waarbij de kleinere kanalen niet op een lijn liggen, om eventuele turbulentie uit te sluiten?

#3

Pinokkio

    Pinokkio


  • >1k berichten
  • 1853 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 26 september 2018 - 20:28

Het is mij niet duidelijk wat je gemeten hebt en wat berekend.

Met een eenvoudig fysiek model ontdek ik dat de druk op de onderste twee uitgangen aanzienlijk hoger is dan op de bovenliggende.

Betekent "ontdek" in dit geval doodgewoon "berekend" ?

In SimScale heb ik dat uitgewerkt.

Ik zie niks nuttigs in die link.

Dit stemt dus niet overeen met experimentele resultaten.

Welke experimentele resultaten? Wat heb je gemeten, en hoe?

Daarvoor laat ik gedurende 16-20 ms een druk van 4-6 bar door het grote gat stromen.

Blijkbaar gaat het hier om een zeer korte puls van hooguit 1/50 ste seconde. Misschien beter om eerst eens te meten en rekenen aan continue stroming.

Veranderd door Pinokkio, 26 september 2018 - 20:30


#4

TimJohDij

    TimJohDij


  • 0 - 25 berichten
  • 4 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 27 september 2018 - 09:16

Bedankt voor de vragen ter verduidelijking.

  • In een fysiek model voel ik dat de uitstroom van de onderste twee uitgangen aanzienlijk groter is dan de bovenliggende. Ik heb daar dus niet aan gemeten, enkel gevoeld met mijn hand bij de uitgangen.
  • Het effect heb ik inmiddels ook kunnen simuleren (zie bijlage). Het SimScale-project kan worden geopend door rechtsboven op de knop 'open' te drukken. In het derde tabblad (Post-processor) kunnen de resultaten worden bekeken.
  • Voor de toepassing is alleen een heel korte stroom lucht nodig, dus van ongeveer 16-20 ms. Om het geheel eenvoudig te kunnen produceren, worden de gaten geboord en niet verder afgewerkt. Ook moeten ze op één lijn liggen. Het doel is immers een redelijk gelijke luchtstroom over een klein gebied voor een korte duur te realiseren.

Ik lees momenteel een artikel over flows in manifolds. Daarin zie ik drie verschillen met mijn situatie:

  1. Het artikel gaat over vloeistoffen, niet over lucht onder druk.
  2. Het artikel gaat uit van een constante stroom, niet over een korte puls.
  3. De optimalisatie zit in de afronding van de hoeken van de manifolds, niet in de diameter ervan.

Mijn kennis van stromingsleer is erg ver weggezakt, maar ik denk dat ik toch nuttige informatie uit dit artikel kan halen. Als ik meer weet, laat ik dat horen. Als iemand intussen tips heeft, hoor ik het graag.

 

Groet,

Bijgevoegde miniaturen

  • Uitlaat-2.PNG

#5

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 7091 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 27 september 2018 - 13:05

Het artikel gaat uit van een constante stroom, niet over een korte puls.

 
En daartussen zit naar mijn idee een belangrijk verschil.
 
Naar ik aanneem is de bodem gesloten. Nu wordt er een korte puls lucht onder een paar bar overdruk in de buis (waarin de normale atmosferische druk heerst) geschoten. Het pakketje lucht heeft naast die overdruk echter ook massa en een hoge snelheid en dus kinetische energie, en die kon wel eens aanmerkelijk zijn (dat valt waarschijnlijk wel redelijk nauwkeurig te berekenen). Dan lijkt het mij logisch dat er bij de bodem van de buis waar het pakketje vrij abrupt tot stilstand wordt gedwongen een hogere overdruk ontstaat dan bovenin de buis. Deze dynamische druk (stuwdruk) leidt dan tot een grotere uitstroom door de onderste gaten.
 
Dus is deze puls-situatie niet te vergelijken met een situatie waarin sprake is van een constante stroming. Of er formules en rekenmodellen zijn waarin wel rekening wordt gehouden met deze omstandigheden weet ik niet. Aan een realistische berekening kan ik je dus niet helpen, die lijkt mij hier nogal specialistisch en dat is meer Pinokkio's terrein.

 

Wellicht kan je een meer evenwichtige uitstroom bereiken door de bodem van de buis een stuk dieper te maken zodat er meer bufferruimte is en de stuwdruk niet zo hoog oploopt.

Bij een constante luchtstroom een rechte buis en gaten van gelijke diameter zou je verwachten dat de druk onderin de buis juist lager is dan bovenin, er is immers al een debiet door de bovenliggende gaten. Wellicht kan je de druk en pulsduur zo aanpassen dat de twee effecten elkaar tegenwerken.

Motus inter corpora relativus tantum est.

#6

TimJohDij

    TimJohDij


  • 0 - 25 berichten
  • 4 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 28 september 2018 - 07:08

 
En daartussen zit naar mijn idee een belangrijk verschil.

 

Dat ben ik met je eens. Maar op basis van een constante (maar turbulente) stroom heb ik wel een aantal ideeën opgedaan die me ook van toepassing lijken op turbulente stromingen.

De toepassing van dit onderdeel is in een machine en met de luchtstroom worden kleine onderdelen van een lopende band afgeschoten. De buffer zal het probleem van de sterkere stroom uit de onderste twee gaten waarschijnlijk verhelpen.

Uitlaat-3.PNG

 

Er is weinig ruimte voor een fysieke buffer. Maar nadat de korte luchtstroom is gegeven, zal de buffer ook weer leegstromen. Dat zou erin kunnen resulteren dat andere onderdelen op de lopende band ook onbedoeld lucht krijgen. Bovendien weet ik niet zeker of er altijd voldoende tijd is om in die buffer de overdruk kwijt te raken. Voor een overdrukventiel is geen ruimte.

 

Momenteel onderzoek ik een conische inlaat. Dat zou moeten zorgen voor een meer constante uitstroom. Als dat werkt, laat ik weer van me horen. Dan overweeg ik ook nog in plaats van losse gaatjes een luchtmes te maken voor een nog meer gelijkmatige uitstroom. Dat is dus een sleuf waar de lucht uit stroomt. Eerst bereken ik de gewenste geometrie, daarmee maak ik een CAD-model en daar voer ik CFD-berekeningen uit. Die bevindingen zal ik hier posten. Daarna maken we een proefopstelling met dat onderdeel.

Uitlaat-4.PNG

Veranderd door TimJohDij, 28 september 2018 - 07:12


#7

TimJohDij

    TimJohDij


  • 0 - 25 berichten
  • 4 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 28 september 2018 - 15:02

Ik heb drie extra varianten geprobeerd: met een conisch toelopende toevoer en met een driehoekig toelopende toevoer met en zonder afgeschuinde inlaat. De CFD-resultaten met de conische toevoer zien er tot nu toe het beste uit; de uitlaatsnelheid per uitgang is immers redelijk gelijk. Is dat inderdaad een juiste maat of trekken jullie andere conclusies? Pinokkio misschien?

 

Conische toevoer: ongeveer gelijke uitlaatsnelheid op iedere uitgang.

Uitlaat-5.PNG

 

Driehoekige, taps toelopende toevoer: drukopbouw onderin.

Uitlaat-6.PNG

 

Driehoekige, taps toelopende toevoer met afschuining naar uitgangen: minimale drukverschillen.

Uitlaat-7.PNG

 

Groet,

Veranderd door TimJohDij, 28 september 2018 - 15:16


#8

Pinokkio

    Pinokkio


  • >1k berichten
  • 1853 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 28 september 2018 - 15:17

Het effect heb ik inmiddels ook kunnen simuleren (zie bijlage). Het SimScale-project kan worden geopend door rechtsboven op de knop 'open' te drukken. In het derde tabblad (Post-processor) kunnen de resultaten worden bekeken.
Die link werkt niet.

In je eerdere Simscale link zie ik geen knop 'open'

De CFD-resultaten met de conische toevoer zien er tot nu toe het beste uit; de uitlaatsnelheid per uitgang is immers redelijk gelijk. Is dat inderdaad een juiste maat of trekken jullie andere conclusies?
Het is mij niet duidelijk wat nou precies het verschil is tussen "conische toevoer" of "driehoekige, taps toelopende toevoer". Aan de kleuren te oordelen lijkt de laatste tekening het beste.

 

Wat ik zou proberen is om niet één 9 mm kanaal te maken wat met tussenafstanden vertakt in vijf 1.4 mm uitlaten, maar vijf afzonderlijke kanalen van zo groot mogelijke identieke diameters die elk haaks aansluiten op de vijf uitlaten.


#9

Jan van de Velde

    Jan van de Velde


  • >5k berichten
  • 47329 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 29 september 2018 - 17:51

Slechts een praktisch "wild"  idee, niet onderbouwd door berekeningen o.i.d. want daarvoor mis ik de kennis. 

Als het probleem is de drukopbouw onderin dat verdeelstuk door een terugkaatsende drukgolf, maak dan eens een 6e gat dat niet tegen je product blaast?  

 

6e.png

ALS WIJ JE GEHOLPEN HEBBEN....
help ons dan eiwitten vouwen, en help mee ziekten als kanker en zo te bestrijden in de vrije tijd van je chip...
http://www.wetenscha...showtopic=59270

#10

robairo

    robairo


  • 0 - 25 berichten
  • 12 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 09 oktober 2018 - 16:19

Ik zou nooit zij-uitlaten maken. Het handigst is een soort uier; 1 buis loopt aan de onderkant over in 5 buisjes. Alles symmetrisch en lekker glad van binnen. leuk voor een 3d printer.

Ik heb voorheen als researcher erg veel met verdeling van lpg systemen te maken gehad.

Veranderd door robairo, 09 oktober 2018 - 16:20






0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures