Giải pháp mô phỏng ANSYS Explicit và Fluent giúp cải thiện bơm nhu động

Đăng ngày 9 tháng 12 năm 2014 bởi Missy Ji, Trưởng phòng Hỗ trợ kỹ thuật và hỗ trợ sản phẩm Explicit Dynamics Analysis.

Nguyên lý làm việc của bơm nhu động

Bơm nhu động đã trở nên phổ biến trong nhiều ứng dụng khác nhau kể từ khi được cấp bằng sáng chế ở Hoa Kỳ 120 năm trước. Và những tiến bộ trong công nghệ vẫn đang cải tiến khả năng hoạt động của chiếc bơm này. Bơm nhu động liên tục chuyển đổi giữa chế độ nén và xả trên các phần của một ống mềm để đưa chất lỏng vào và ra liên tục.

Cổ họng và ruột của chúng ta chính là các ví dụ điển hình đặc trưng cho nguyên lý hoạt động của bơm nhu động.

Hình ảnh của một bơm nhu động phổ biến

Ứng dụng mô phỏng để đánh giá thiết kế của bơm nhu động

Gần đây tôi đang thực hiện một số phân tích về bơm nhu động trên máy tính để xét xem mô phỏng có thể cải thiện khả năng làm việc của bơm nhu động như thế nào? Vậy tôi cần bắt đầu từ đâu? Là một gói phần mềm đa môi trường vật lý, ANSYS cung cấp một giải pháp toàn diện cho mô phỏng một chiếc bơm nhu động.

Tôi đã quyết định sử dụng ANSYS, từ ANSYS Mechanical và ANSYS Fluent cho tới ANSYS Explicit Dynamics. Mỗi công cụ đều có các tính năng độc đáo và giải quyết các bài toán trước mắt từ các quan điểm khác nhau.

Tôi bắt đầu quá trình với ANSYS Explicit Dynamics. Trong Workbench, tôi có thể mô hình hóa các khối vật thể và các dòng chất lỏng trong các miền tính toán riêng biệt, sau đó kết hợp chúng vào một giao diện người dùng duy nhất. Điều đó có nghĩa chỉ bằng một mô phỏng, các phần ống dẫn có thể được mô tả ở trạng thái nén/xả và dòng chất lỏng được mô tả ra/vào theo nhiều cách khác nhau, lặp đi lặp lại.

Chỉ với những cái click chuột, mọi tương tác giữa chất lỏng và chất rắn sẽ được tính toán tự động. Thật tuyệt!

Trong mô phỏng đầu tiên, tôi cần phản ánh tốt nhất khả năng của bộ giải khi mô tả ứng xử vật lý của mỗi vật liệu khác nhau, do đó tôi thực hiện mô hình hóa ống cao su với bộ giải Lagrange, và nước với bộ giải Euler. Ống cao su và nước sẽ tương tác tự động thông qua tương tác rắn – lỏng (FSI) trong bộ giải ANSYS Explicit. Thực tế là tôi đã không phải lo lắng nhiều khi thực hiện mô phỏng này.

Tiếp theo, tôi tiến hành áp đặt điều kiện biên cho bơm. Nhờ vào việc co thắt và thả lỏng, bơm đẩy được nước ra khỏi ống cao su bằng trụ quay kép. Đầu tiên, ống cao su được nén lại bởi trụ quay, sau đó được thả lỏng; chất lỏng đi ra khỏi ống do sự chênh lệch áp suất. Quan sát hình vẽ bên dưới, chúng ta thấy vị trí nước (màu đỏ) đi ra khỏi ống cao su.

Tôi có thể sử dụng công cụ này để đánh giá các thiết kế khác nhau của bơm nhu động, chọn ra thiết kế tốt nhất và xem xét các điều kiện làm việc thực tế khác. Thật thú vị khi nói rằng giờ tôi đã hiểu rõ hơn cổ họng và ruột của bơm làm việc như thế nào!

Làm ơn ghi rõ "Nguồn Advantech, Jsc." hoặc "Theo www.advantech.vn" nếu bạn muốn phổ biến thông tin này