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流體仿真在微型流體控制產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計中的應(yīng)用

2023-06-28 09:10

引言:鴻創(chuàng)公司的微型流體控制產(chǎn)品,限流器、單向閥、梭閥等;廣泛的應(yīng)用在流體控制領(lǐng)域,這類流體控制產(chǎn)品,需要對流體能夠精密的控制,避免流體流動過程中出現(xiàn)旋渦、局部壓力陡升、嘯叫等現(xiàn)象;這些會讓流體控制系統(tǒng)變得不穩(wěn)定,發(fā)熱量大、不易控制等。為了有效的減少和消除以上問題,鴻創(chuàng)公司從產(chǎn)品設(shè)計階段,就開始用專業(yè)的仿真軟件去模擬仿真可能存在的問題和風險點,然后修改設(shè)計、樣品試制、實踐驗證等諸多環(huán)節(jié)去保證高品質(zhì)的流體控制產(chǎn)品,正因為有這樣的多流程控制,使得鴻創(chuàng)公司微流控產(chǎn)品越來越多的讓客戶信任和滿意。

 

1.流體仿真的意義

現(xiàn)代化的產(chǎn)品要求,就需要用現(xiàn)代化的理念、工具去實施;我們知道,金屬零部件的剛度、強度、壽命等等,都可以通過現(xiàn)在大量使用的有限元去模擬工況,進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,以滿足輕量化,低成本,高效可靠的產(chǎn)品研發(fā);同樣,在流體控制領(lǐng)域里,也有類似的針對流體運動分析的軟件,這類軟件可幫助我們有效的提高設(shè)計,設(shè)計前期發(fā)現(xiàn)問題,后期優(yōu)化產(chǎn)品,幫助實現(xiàn)產(chǎn)品最優(yōu)解。

對于較復雜的流體系統(tǒng),液體在管路中、閥體中的流動非常復雜,如果設(shè)計中考慮不周,很容易系統(tǒng)局部產(chǎn)生渦旋流動,系統(tǒng)震動、嘯叫、發(fā)熱、效率低下,控制度差等問題。如果前期能夠很好的通過仿真軟件去仿真,就會有效的避免上述問題,所以,流體仿真對于產(chǎn)品的研發(fā)和改進非常重要。

下面我們以鴻創(chuàng)公司的幾款流控產(chǎn)品,通過流體仿真如何解決問題的應(yīng)用分享。

 

2.流體仿真在限流器開發(fā)的實踐和應(yīng)用

鴻創(chuàng)給某客戶開發(fā)一款限流器,針對客戶的需求,鴻創(chuàng)一共設(shè)計出了5款方案,詳見下面的列表,依次方案為A,B,C,D,E.方案的區(qū)別在于,液體流進限流器前后的角度,限流孔的長度等。
鴻創(chuàng)通過某流體仿真軟件,專業(yè)的仿真分析,分析結(jié)果如下表:

從上圖可以看出:

1.方案A:流入限流器前流體有回流,但流出限流孔后,流向較清晰,不雜亂;更適合于對流量穩(wěn)定性要求更高的場合;

2.方案B: 流入限流孔無A方案的回流,但流出限流孔后流向較C方案更為雜亂;

3.方案C:較方案B來說,流經(jīng)限流孔后流向較為整齊,且流體流入限流孔前無回流,渦輪等,是較為常用的限流器作用;

4.方案D: 很明顯的在限流孔入口前,有渦流回路產(chǎn)生;可能會產(chǎn)生嘯叫、發(fā)熱等情況,流經(jīng)限流孔后,流向尖端壓力較高,可以理解為壓力損失較大;

5.方案E:較方案D較好,流入2無渦流回路,但同樣流線較為雜亂。

從以上方案案例看出,限流器在設(shè)計初始階段,通過仿真軟件,就很好的比較出方案的優(yōu)劣和存在的問題,避免后期“踩雷”。從鴻創(chuàng)多年的實踐經(jīng)驗來看,實際的情況基本上都是跟仿真結(jié)果很類似的,仿真也是基于數(shù)學的計算而來,也是科學的,仿真具有現(xiàn)實的意義。

 

3.流體仿真在單向閥優(yōu)化中的實踐和應(yīng)用

下圖是我司走量的某款單向閥,針對某一特殊需求的客戶,客戶希望再改的基礎(chǔ)上,流量盡可能的大一些,其實我司的這款單向閥能夠滿足客戶要求,但考慮到壓力損失,發(fā)熱等情況。我們經(jīng)過研究,可以對這款閥,進行簡單的改型:把內(nèi)孔擴大一些,球體直徑變大一些,同是,彈簧座重新設(shè)計調(diào)整。

但調(diào)整設(shè)計后新的問題可能會出現(xiàn):內(nèi)孔雖然大了,流過的流量變大了,但同時,球體也變大了,球體變大后,占用流體流過的空間會更大,會擠壓流體流過的空間,到底結(jié)果如何,還是需要流體仿真得到結(jié)論后才能實踐。

 

通過建模,仿真分析,如下圖:

 

通過仿真分加大析:了單向閥內(nèi)孔,增加鋼球,系統(tǒng)壓力為一個標準大氣壓下,流量從原來的3.84L/min提升到5.4L/min.通過仿真對比分析,得知變大多大尺寸,流量增加了多少。有直觀的理解,同時,尺寸變大后新的問題也可以通過仿真數(shù)據(jù)看出來,后期實踐的時候能有效的注意和解決。

結(jié)論:通過以上2個實際案例,分析說明了流體仿真在產(chǎn)品開發(fā)、優(yōu)化、改進中的實際意義,正是因為鴻創(chuàng)專業(yè)的態(tài)度,精益求精做好產(chǎn)品給客戶的宗旨,堅持采用現(xiàn)代化的設(shè)計仿真分析手段,使得流體控制產(chǎn)品越來越多的獲得客戶的好評和認可,鴻創(chuàng)將堅持利用好流體仿真工具,為現(xiàn)有產(chǎn)品、客戶定制化產(chǎn)品開發(fā),提高效率,找到最優(yōu)解而服務(wù)。

相信專業(yè)!相信鴻創(chuàng)的微流體控制產(chǎn)品!

 

4.如何咨詢購買封堵類產(chǎn)品? 

 

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