A kutatás-fejlesztés támogatására

Cikkünkben az áramlástani tudományterület körében felmerülő kérdések megválaszolását tűztük ki célul az Ansys CFX segítségével. A felsorakoztatott alkalmazásokat a Fővárosi Vízművek Zrt. vízminőség-kontrolljának témaköréből merítettük. A CFD szimuláció bevezetésének célja a Fővárosi Vízművek Zrt.-nél a kutatási és fejlesztési munkák támogatása. Ez az új megközelítési mód egyedülálló a közműszolgáltató cégeknél. Az Ansys CFX program segítségével a műtárgyakban lejátszódó fizikai folyamatokat eddig soha nem látott részletességgel sikerült modellezni és bemutatni.

A CFD modellezés eredményeit felhasználva biztosítani lehet az ivóvíz minőségét, lehetségessé válik az áramlástani eredetű vízminőségi kifogások elkerülése, illetve a kapott eredmények alapján meg lehet határozni az optimális üzemállapotot anélkül, hogy a vízminőség romlana. Továbbá az építészeti beavatkozások hatékonyságát már a tervezés fázisában is vizsgálni, illetve ellenőrizni lehet, így biztosítva azok sikerességét és a járulékos költségek elkerülését.

Jellemző medencealakok vizsgálata

A 3D-s áramlásmodellező szoftver a vízellátáson belül kiválóan alkalmazható a medencék, víztároló terek áramlástani vizsgálatára. E műtárgyaknál igen lényeges szempont, hogy ne alakuljanak ki áramlási holtterek vagy rövidzárlatok. A CFD modellezés kiválóan alkalmas e nemkívánatos jelenségek felderítésére.

Téglalap és négyzet alaprajzú medencék Jellemzőjük a dugattyúszerű áramlás, de ez jelentősen függ az aktuális csőkialakítástól. Gyakran előfordul, hogy a medencetérben áramlásirányító műtárgyakat helyeznek el, amelyek alapvetően képesek megváltoztatni az áramlás jellegét. 

Kör alaprajzú medencék A program segítségével megvizsgálták a Fővárosi Vízművek egyik kör alakú medencéjét is. Az áramkép alapján a víztérben kialakuló sebességviszonyok megfelelőnek tűnnek. Jelentős holtterek vagy rövidzárlatok kialakulására nem kell számítani. 

U alaprajzú medencék A Fővárosi Vízművek által alkalmazott U alaprajzú medencék igen kedvező áramlástani tulajdonságokat mutatnak. Holtterek, illetve hidraulikai rövidzárlatok kialakulásának valószínűsége nagyon csekély. A munkák során részletesen elemezték a Diána utcai U alaprajzú medence áramlási viszonyait, és sikerült felderíteni néhány kevésbé jelentős problémát, amely alapján pedig kisebb módosításokat hajtottak végre a geometrián. Megfigyelhető, hogy a medence két szárát elválasztó falon végigfut egy áramvonal, amely a válaszfalat lezáró kör alakú oszlop hatására leválik a falról, és gyakorlatilag becsapódik a felső medencetérbe.

Úgy vélték, hogy ez a vízszál okozza az U két szárában található víztömegek sebességében mutatkozó különbségeket. A következő geometriai kialakításban ezt az oszlopot elhagyták, ebben az esetben már nem csapódott a felső rész közepébe a vizsgált áramvonal, és az alsó szárban is javultak a sebességviszonyok. Utoljára megvizsgálták, milyen hatása lenne egy terelőfal beépítésének a felső medencetérbe. Ez a verzió hozta az alsó medencetérben a leglátványosabb javulást a sebességviszonyokban.

Az adatok felhasználásával és matematikai statisztikai módszerek alkalmazásával lehetőség nyílik az egyes medencealakok, illetve különböző kialakítások, áramlási viszonyokat érintő beavatkozások (például terelőfalak) áramlástani, hidraulikai megfelelőségének objektív vizsgálatára.

A cikk teljes terjedelemben a GyártásTrend Magazin augusztusi számában olvasható.