Открывайте готовые расчёты в браузере за 2 с (до 300 тыс. DOF) или запускайте тяжёлые задачи до 1,5 млн+ степеней свободы офлайн на Windows и macOS.
Внутренняя гидродинамика прикрытой шиберной задвижки API 6A: струя и перепад давления (CFD)
Трёхмерное турбулентное течение воды (RANS k-ω SST, U_in = 3,5 м/с) через проточную часть частично прикрытой (35% открытия) шиберной задвижки высокого давления DN80: разгон струи в сужении до 24,1 м/с, перепад давления Δp = 1,69 МПа и рециркуляционный вихрь за шибером.
При работе нефтегазовой шиберной задвижки высокого давления (API 6A) в режиме неполного открытия опускающийся шибер перекрывает проходное сечение, оставляя серповидную дроссельную щель в нижней части корпуса. В данной 3D CFD-модели построена внутренняя полость жидкости (D_fluid) задвижки условным проходом DN80 (Ø80 мм) с расширенной подкрышечной камерой при открытии 35%. Вода подаётся на вход со скоростью U_in = 3,5 м/с (ρ = 998,2 кг/м³). Под нижней кромкой шибера поток сжимается в высокоскоростную струю vena contracta со скоростью до 24,06 м/с (в 6,87 раза выше входной), создавая перепад давления Δp = 1 686,9 кПа (1,69 МПа), обширную рециркуляционную вихревую каверну за шибером с локальным падением давления до −802,2 кПа и осевую гидродинамическую нагрузку на затвор F_X = 5 482,0 Н.
1. Геометрия и конечные элементы
- •Единый B-Rep объём проточной части (D_fluid): входной и выходной патрубки Ø80 мм (общая длина 420 мм, X ∈ [-180, 240] мм) и центральная камера корпуса, частично перекрытая плоским шибером.
- •Неструктурированная тетраэдральная сетка Netgen: 12 469 тетраэдров и 3 419 узлов (погрешность объёма 0,50%).
- •Рабочая среда: вода (ρ = 998,2 кг/м³, μ = 1,002×10⁻³ Па·с), модель турбулентности Menter k-ω SST.
- •Напрямую дополняет прочностной 3D-кейс корпуса задвижки `gate_valve_body`, показывая распределение скоростей, зон эрозии и гидродинамического усилия на шибер.
2. Граничные условия и нагрузки
- •Входной круговой торец патрубка при X = −180 мм (surface number 1): скорость потока воды U_in = 3,5 м/с вдоль +X ([1, 0, 0]).
- •Выходной торец патрубка при X = +240 мм (surface number 18): статическое давление на выходе p_out = 0 Па.
- •Все внутренние стенки патрубков, подкрышечной камеры и грани шибера (грани 2–17): условие прилипания на твёрдой стенке (no-slip wall).
3. Результаты расчёта и верификация
- ✓Струя vena contracta под нижней кромкой шибера разгоняется до |U|_max = 24,06 м/с (6,87× U_in), точно указывая зону максимального гидроабразивного износа седла.
- ✓Перепад статического давления на задвижке составляет Δp = 1 686,9 кПа (1,69 МПа); в вихревой тени за шибером давление локально падает до −802,2 кПа (зона риска кавитации).
- ✓Суммарное осевое гидродинамическое усилие потока на шибер и уступы проточной части составляет F_X = 5 482,0 Н (5,48 кН) — ключевой параметр для выбора привода штока.
Производители трубопроводной арматуры используют CFD в WebCAE для расчёта коэффициентов пропускной способности (Kv/Cv), поиска зон кавитации и эрозионного износа сёдел, а также определения усилий на штоке задвижки.
14 дней полного доступа ко всем функциям Pro. Платёж спишется только через 2 недели, если не отменить подписку.
- ✓14 дней триала (0 $ сегодня) (отмена в 1 клик)
- ✓До 1,5 млн+ степеней свободы (прямой sparse-решатель)
- ✓Нативные приложения Windows и macOS (100% offline)
- ✓Нелинейный контакт и устойчивость (Kσ, MITC4, RBE2/RBE3)
Задать вопрос расчётчикам по вашей задаче
Опишите вашу деталь или конструкцию — ответим в течение 2 часов.
Нужна мгновенная консультация по МКЭ или этому кейсу?
Нажмите на кнопку ИИ-чата в правом нижнем углу экрана — ассистент разберёт постановку задачи, формулы сопротивления материалов и команды DSL за 3 секунды.
Другие расчётные кейсы и модели
Фланцевое соединение трубопровода высокого давления
Корпус устьевой задвижки API 6A (5000 psi)
Устьевая катушка с боковыми отводами API 6A
