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流體仿真在微型流體控制產品開發設計中的應用

2023-06-28 09:10

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

 

1.流體仿真的意義

現代化的產品要求,就需要用現代化的理念、工具去實施;我們知道,金屬零部件的剛度、強度、壽命等等,都可以通過現在大量使用的有限元去模擬工況,進行結構優化,以滿足輕量化,低成本,高效可靠的產品研發;同樣,在流體控制領域里,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計,設計前期發現問題,后期優化產品,幫助實現產品最優解。

對于較復雜的流體系統,液體在管路中、閥體中的流動非常復雜,如果設計中考慮不周,很容易系統局部產生渦旋流動,系統震動、嘯叫、發熱、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,流體仿真對于產品的研發和改進非常重要。

下面我們以鴻創公司的幾款流控產品,通過流體仿真如何解決問題的應用分享。

 

2.流體仿真在限流器開發的實踐和應用

鴻創給某客戶開發一款限流器,針對客戶的需求,鴻創一共設計出了5款方案,詳見下面的列表,依次方案為A,B,C,D,E.方案的區別在于,液體流進限流器前后的角度,限流孔的長度等。
鴻創通過某流體仿真軟件,專業的仿真分析,分析結果如下表:

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,有渦流回路產生;可能會產生嘯叫、發熱等情況,流經限流孔后,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,限流器在設計初始階段,通過仿真軟件,就很好的比較出方案的優劣和存在的問題,避免后期“踩雷”。從鴻創多年的實踐經驗來看,實際的情況基本上都是跟仿真結果很類似的,仿真也是基于數學的計算而來,也是科學的,仿真具有現實的意義。

 

3.流體仿真在單向閥優化中的實踐和應用

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,發熱等情況。我們經過研究,可以對這款閥,進行簡單的改型:把內孔擴大一些,球體直徑變大一些,同是,彈簧座重新設計調整。

但調整設計后新的問題可能會出現:內孔雖然大了,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,到底結果如何,還是需要流體仿真得到結論后才能實踐。

 

通過建模,仿真分析,如下圖:

 

通過仿真分加大析:了單向閥內孔,增加鋼球,系統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據看出來,后期實踐的時候能有效的注意和解決。

結論:通過以上2個實際案例,分析說明了流體仿真在產品開發、優化、改進中的實際意義,正是因為鴻創專業的態度,精益求精做好產品給客戶的宗旨,堅持采用現代化的設計仿真分析手段,使得流體控制產品越來越多的獲得客戶的好評和認可,鴻創將堅持利用好流體仿真工具,為現有產品、客戶定制化產品開發,提高效率,找到最優解而服務。

相信專業!相信鴻創的微流體控制產品!

 

4.如何咨詢購買封堵類產品? 

 

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