Расчетная область представлена 6 типами ИГЭ (песок, суглинок, ледогрунт, торф, супесь, глина). Теплоизолированный трубопровод подземного заложения размещен в траншее. Температура продукта в трубопроводе +10 ℃. Сравнение результатов расчетов, сечение вдоль трубопровода Сравнение результатов расчетов, поперечное сечение Исследование показывает хорошую сходимость результатов расчетов в программах Frost 3D, Ansys и Comsol Multiphysics. Относительная погрешность (по глубине растепления)Трубопровод в траншее: ANSYS, Comsol и Frost 3D.

Модель «Трубопровод в траншее среди ледогрунта»

Расчетная область представлена 6 типами ИГЭ (песок, суглинок, ледогрунт, торф, супесь, глина).

Теплоизолированный трубопровод подземного заложения размещен в траншее. Температура продукта в трубопроводе +10 ℃.

В расчетах использовалась сетка со следующими шагами по осям:

Frost 3D Ansys Comsol Multiphysics
OX – от 0.1 м до 2 м
OY – от 0.1 м до 2 м
OZ – от 0.1 м до 2 м
OX – 0.2 м до 1 м
OY – 0.2 м до 1 м
OZ – 0.2 м до 1 м
OX – 0.1 м до 1.5 м
OY – 0.1 м до 1.5 м
OZ – 0.1 м до 1.5 м

Контрольный параметр – расстояние от верхней границы расчетной области до глубины температуры фазового перехода.

Трубопровод на участке с ледогрунтом
Сравнение результатов расчетов, сечение вдоль трубопровода

Frost 3D

Сечение вдоль трубопровода | Frost3D

8.17 м / 8.78 м

Контрольный параметр в координатах
([X=0;Y=0], [X=25;Y=0])

Ansys

Сечение вдоль трубопровода | Ansys

8.31 м / 8.92 м

Контрольный параметр в координатах
([X=0;Y=0], [X=25;Y=0])

Comsol Multiphysics

Сечение вдоль трубопровода | Comsol Multiphysics

8.14 м / 8.84 м

Контрольный параметр в координатах
([X=0;Y=0], [X=25;Y=0])

Сравнение результатов расчетов, поперечное сечение

Frost 3D

Сечение поперек трубопровода | Frost3D

9.51 м / 8.65 м

Контрольный параметр в координатах
([X=40;Y=0], [X=40;Y=5])

Ansys


9.64 м / 8.82 м

Контрольный параметр в координатах
([X=40;Y=0], [X=40;Y=5])

Comsol Multiphysics

Сечение поперек трубопровода | Comsol Multiphysics

9.53 м / 8.82 м

Контрольный параметр в координатах
([X=40;Y=0], [X=40;Y=5])

Для построения графиков сравнения температур и расчета разницы в качестве опорных точек были выбраны следующие координаты зависимостей от глубины:

      X = 0 Y = 0;
      X = 25 Y = 0;
      X = 40 Y = 5.

Линии отслеживания разницы температур

Распределение температуры по глубине по координате X=0; Y=0 Распределение температуры по глубине по координате X=0; Y=0

Разница температур Frost 3D и Comsol:
• максимальная 0.0247℃
• средневзвешенная по глубине 0.01 ℃
Разница температур Frost 3D и Ansys:
• максимальная 0.3 ℃
• средневзвешенная по глубине 0.17 ℃

Распределение температуры по глубине по координате X=25; Y=0 Распределение температуры по глубине по координате X=25; Y=0

Разница температур Frost 3D и Comsol:
• максимальная 0.05 ℃;
• средневзвешенная по глубине 0.014 ℃
Разница температур Frost 3D и Ansys:
• максимальная 0.3 ℃;
• средневзвешенная по глубине 0.17 ℃

Распределение температуры по глубине по координате X=40; Y=5 Распределение температуры по глубине по координате X=40; Y=5

Разница температур Frost 3D и Comsol:
• максимальная 0.11 ℃;
• средневзвешенная по глубине 0.041 ℃
Разница температур Frost 3D и Ansys:
• максимальная 0.24 ℃;
• средневзвешенная по глубине 0.06 ℃

Некоторые пользовательские параметры при создании проекта:

Число элементов расчетной сетки Число узлов расчетной сетки (линейная дискретизация в МКЭ) Время расчета (Ryzen 9 5900X и GeForce RTX 3060), ч
Frost 3D 1752000 1810114 0,5
Comsol Multiphysics 1552681 279293 5,8
Ansys 1378056 402707 12,5

Вывод

Исследование показывает хорошую сходимость результатов расчетов в программах Frost 3D, Ansys и Comsol Multiphysics. Относительная погрешность (по глубине растепления) Frost 3D в сравнении с Ansys составляет 1,6%, с Comsol — 0,74% и находится в пределах минимального шага дискретизации моделей. В абсолютных значениях (по температуре) средневзвешенная погрешность с Ansys составляет 0,13 ℃, с Comsol — 0,021 ℃.

Мы используем cookie-файлы. Оставаясь на сайте, вы соглашаетесь с их использованием. Подробнее.
Принять
Отказаться