Modellering av tryckslagsförluster
- Diarienummer
- SM09-0072
- Start- och slutdatum
- 100901-101231
- Beviljat belopp
- 173 960 kr
- Förvaltande organisation
- TÜV Nord Sweden AB
- Forskningsområde
- Övrigt
Summary
Huvudsyfte: Tryckslag är en vanlig och viktig belastning i rörsystem. Samtidigt är tryckslag komplicerade att analysera. Numeriska metoder av hög ordning krävs för att fånga lasterna, men dessa metoder är ofta känsliga för störningar och de är under vissa förutsättningar instabila. Tryckslag därför analyserats med numeriska metoder som dämpar ut störningarna. Ibland tar beräkningsfelet och den naturliga dämpningen ut varandra. Problemet är att den numeriska och naturliga dämpningen har olika karaktär vilket leder till en risk att belastningar underskattas. Målet med arbetet är att studera sätt att dämpa störningar i högre ordningens numeriska metoder med modellerad naturlig dämpning. Sammanfattad plan: Forskningen ska utföras under två halvår på deltid 40%. Under det första halvåret ska numeriska metoder inklusive flödes-struktur interaktion utvecklas. Flödes-struktur interaktion kan fungera som dämpning. Under det andra halvåret ska andra förlustmekanismer, som friktion, studeras. Förväntade resultat: • Ökad förståelse av hur numeriska scheman påverkar lösningen av trycktransienter • Ökade kunskaper om hur naturlig dämpning påverkar trycktransienter och hur den kan modelleras
Populärvetenskaplig beskrivning
Tryckslag är en vanlig och viktig belastning i rörsystem. Den ger både höjda tryck i rören och reaktionskrafter på rören. Samtidigt är tryckslag komplicerade att analysera. För att fånga rätt amplitud och frekvensinnehåll krävs numeriska metoder av hög ordning. Dessa metoder har den inneboende egenskapen att de är känsliga för störningar och de är under vissa förutsättningar instabila. Historiskt har tryckslag därför analyserats med numeriska metoder som är diffusiva och därmed dämpar ut störningarna. Ibland liknar det beräkningsfelet den naturliga dämpningen i systemet, så att de tar ut varandra. Problemet är att den numeriska och naturliga dämpningen har olika karaktär. Det gör att den beräknade lasten kan ha en underskattad amplitud och ett felaktigt frekvensinnehåll som kan leda till att belastningar på strukturer underskattas. Detta måste hanteras genom användning av säkerhetsfaktorer. Om förståelsen för dämpningsfenomenen kan ökas, kan säkerhetsfaktorerna minskas med bibehållen säkerhetsmarginal. På så sätt kan konstruktionerna bli effektivare. Den numeriska dämpningen har studerats ingående genom åren och går att storleksbestämma och i viss mån styra genom val av mer eller mindre diffusiva metoder. Däremot är den naturliga dämpningen via exempelvis flödes-struktur interaktion och viskösa förluster svårare att modellera. Målet med arbetet är att studera realistiska sätt att dämpa störningar i högre ordningens numeriska metoder med modellerad naturlig dämpning. Istället för numerisk dämpning skall alltså väl modellerad naturlig dämpning användas för att stabilisera lösningarna. Detta kräver god förståelse av den naturliga dämpningen såväl som kontroll över den numeriska lösningens dämpning. Nyttan består i möjligheter att konstruera system som är såväl säkrare som mindre resurskrävande. Resultatet av forskningen ska presenteras och publiceras vid minst en konferens och på så sätt komma Svensk akademi och industri till godo. Minst två gästföreläsningar kommer även att ges i relevanta kurser på LTH. Arbetet ska utföras på TLH under två dagar i veckan under september 2010 – februari 2011 och september 2011 – februari 2012, d.v.s. 40% under två halvår.