Naslov Hidraulička analiza pločastih i leptirastih zatvarača primjenom računalne dinamike fluida Naslov (engleski) Hydraulic analysis of gate and butterfly valves using computational fluid dynamics Autor Patrik Banko Mentor Elvis Žic (mentor)Mentor Luka Lešnik (komentor)60154440108235340784 Član povjerenstva Nino Krvavica (predsjednik povjerenstva)Član povjerenstva Josip Rubinić (član povjerenstva)Član povjerenstva Elvis Žic (član povjerenstva)Ustanova koja je dodijelila Sveučilište u Rijeci Datum i država obrane 2019, Hrvatska Znanstveno / umjetničko TEHNIČKE ZNANOSTI Sažetak Zatvarači su kao vrlo bitna komponenta većine vodoopskrbnih sustava izloženi
utjecaju velikih hidrodinamičkih sila. Utjecajem velikih vrijednosti pojedinih fizikalnih
veličina na zatvarač i cijev u kojem se nalazi može doći do njihovog oštećenja, što može
ugroziti funkcioniranje vodoopskrbnog sustava. Upravo je iz tog razloga potrebno predvidjeti
i odrediti maksimalne vrijednosti brzina, tlakova i ostalih fizikalnih veličina koje bi se mogle
pojaviti u promatranom sustavu pri određenim uvjetima. Predviđanje ekstremnih uvjeta
omogućuje pravilno dimenzioniranje zatvarača za očekivane uvjete kojima bi zatvarač mogao
biti izložen što je ujedino i glavni cilj ovog rada.
Jedna od metoda predviđanja i određivanja ekstremnih vrijednosti kod zatvarača je
modeliranje koristeći Računalnu dinamiku fluida (eng. Computational Fluid Dynamics).
Upravo je spomenuta metoda korištena pri izradi ovog rada kako bi se dobio uvid u
vrijednosti fizikalnih veličina za modele pločastog i leptirastog zatvarača unutar cijevi pri
karakterističnim stupnjevima zatvorenosti. Za dobivanje potrebnih rezultata i provedbu
hidrodinamičke analize korišten je Ansys Workbench 19.1 računalni programski paket.
Hidrodinamička analiza je provedena za četiri stupnja otvorenosti pločastog i tri
stupnja otvorenosti leptirastog zatvarača. Određeno je i pojašnjeno na kojim se pozicijama
unutar cijevi javljaju ekstremne vrijednosti koje mogu oštetiti zatvarač. Za obrađene modele
dobiveni rezultati ukazuju kako se najopasniji uvjeti tečenja javljaju pri manjim stupnjevima
otvorenosti zatvarača. Usporedbom modela s različitim položajima otvorenosti zatvarača i
različitim rubnim uvjetima utvrđene su veze temeljem kojih je moguće predvidjeti ekstremne
vrijednosti pojedinih fizikalnih veličina za ostale stupnjeve otvorenosti zatvarača i za drukčije
rubne uvjete. Definirani su položaji pojavljivanja maksimalnih vrijednosti svih fizikalnih
veličina, kavitacije i podtlakova. Ustanovljeno je kako su vrijednosti pojedinih fizikalnih
veličina višestruko veće u području zatvarača u usporedbi s njihovim vrijednostima na
ulaznim/izlaznim profilima cijevi.
Zaključak je kako je modeliranje koristeći Računalnu dinamiku fluida relativno brz i
efikasan način dobivanja potrebnih informacija i podataka prije kretanja u samo projektiranje
i dimenzioniranje elemenata cjevovoda i komponenti vodoopskrbnih sustava.
Sažetak (engleski) As a very important element of most water supply systems, valves are exposed to
impacts of strong hydrodynamic forces. Being subjected to large physical quantities may
result in valve and pipe being damaged, which could endanger the performance of a water
supply system. That is the main reason why it is necessary to foresee and determine the
maximum values of velocity, pressure and other physical quantities which could occur in the
system being observed under certain conditions. Foreseeing extreme conditions allows us
proper valve dimensioning for expected conditions that valve could be exposed to, which is
also the main goal of this paper.
One of the methods to forecast and determine extreme values at a valve is to make a
simulation using Computational Fluid Dynamics (CFD). This is exactly the method used upon
production of this paper, with a goal of getting insight of physical quantity values for models
of gate and butterfly valves positioned inside a pipe under characteristic degrees of valve
closure. Ansys Workbench 19.1 computer program package was used to simulate
hydrodinamic analysis and get the necessary results.
Hydrodinamic analysis was performed for four degrees of gate valve openings and
three degrees of butterfly valve openings. The positions of extreme values inside the pipe
which could endanger the valve are defined and explained. Obtained results for processed
models show us that the most hazardous flow conditions occur at valves with smaller
openness degree. By comparing different valve models with various openness positions and
different boundary conditions relations between models were defined. These relations can be
used to foresee extreme values of certain physical quantities for other positions of valve
openness and different boundary conditions. The positions of maximum values of all physical
quantities, cavitation and vacuum were defined as well. It is determined that values of some
physical quantites in valve are multiple times larger compared to their values on inlet/outlet
pipe profiles.
It is concluded that numerical modeling using Computational Fluid Dynamics (CFD)
is a relatively fast and effective way to collect necessary information and data before
planning, designing and dimensioning pipe and watter supply system elements.
Ključne riječi
pločasti zatvarač
leptirasti zatvarač
numeričko modeliranje
hidraulička analiza
Računalna dinamika fluida
Ansys CFX
Ključne riječi (engleski)
gate valve
butterfly valve
numerical modeling
hydraulic analysis
Computational fluid dynamics
Ansys CFX
Jezik hrvatski URN:NBN urn:nbn:hr:157:478160 Projekt Šifra: RC.2.2.06-0001 Studijski program Naziv: Građevinarstvo; smjerovi: Geotehnika, Hidrotehnika, Inženjersko modeliranje, Konstrukcije, Prometnice, Urbano inženjerstvo Vrsta resursa Tekst Način izrade datoteke Izvorno digitalna Prava pristupa Pristup korisnicima matične ustanove Uvjeti korištenja Repozitorij Repozitorij Građevinskog fakulteta Rijeka Datum i vrijeme pohrane 2019-11-22 10:18:24
