流体仿真在微型流体控制产品开发设计中的应用

2023-06-28 09:10

引言:鸿创公司的微型流体控制产品,限流器、单向阀、梭阀等;广泛的应用在流体控制领域,这类流体控制产品,需要对流体能够精密的控制,避免流体流动过程中出现旋涡、局部压力陡升、啸叫等现象;这些会让流体控制系统变得不稳定,发热量大、不易控制等。为了有效的减少和消除以上问题,鸿创公司从产品设计阶段,就开始用专业的仿真软件去模拟仿真可能存在的问题和风险点,然后修改设计、样品试制、实践验证等诸多环节去保证高品质的流体控制产品,正因为有这样的多流程控制,使得鸿创公司微流控产品越来越多的让客户信任和满意。

 

1.流体仿真的意义

现代化的产品要求,就需要用现代化的理念、工具去实施;我们知道,金属零部件的刚度、强度、寿命等等,都可以通过现在大量使用的有限元去模拟工况,进行结构优化,以满足轻量化,低成本,高效可靠的产品研发;同样,在流体控制领域里,也有类似的针对流体运动分析的软件,这类软件可帮助我们有效的提高设计,设计前期发现问题,后期优化产品,帮助实现产品最优解。

对于较复杂的流体系统,液体在管路中、阀体中的流动非常复杂,如果设计中考虑不周,很容易系统局部产生涡旋流动,系统震动、啸叫、发热、效率低下,控制度差等问题。如果前期能够很好的通过仿真软件去仿真,就会有效的避免上述问题,所以,流体仿真对于产品的研发和改进非常重要。

下面我们以鸿创公司的几款流控产品,通过流体仿真如何解决问题的应用分享。

 

2.流体仿真在限流器开发的实践和应用

鸿创给某客户开发一款限流器,针对客户的需求,鸿创一共设计出了5款方案,详见下面的列表,依次方案为A,B,C,D,E.方案的区别在于,液体流进限流器前后的角度,限流孔的长度等。
鸿创通过某流体仿真软件,专业的仿真分析,分析结果如下表:

从上图可以看出:

1.方案A:流入限流器前流体有回流,但流出限流孔后,流向较清晰,不杂乱;更适合于对流量稳定性要求更高的场合;

2.方案B: 流入限流孔无A方案的回流,但流出限流孔后流向较C方案更为杂乱;

3.方案C:较方案B来说,流经限流孔后流向较为整齐,且流体流入限流孔前无回流,涡轮等,是较为常用的限流器作用;

4.方案D: 很明显的在限流孔入口前,有涡流回路产生;可能会产生啸叫、发热等情况,流经限流孔后,流向尖端压力较高,可以理解为压力损失较大;

5.方案E:较方案D较好,流入2无涡流回路,但同样流线较为杂乱。

从以上方案案例看出,限流器在设计初始阶段,通过仿真软件,就很好的比较出方案的优劣和存在的问题,避免后期“踩雷”。从鸿创多年的实践经验来看,实际的情况基本上都是跟仿真结果很类似的,仿真也是基于数学的计算而来,也是科学的,仿真具有现实的意义。

 

3.流体仿真在单向阀优化中的实践和应用

下图是我司走量的某款单向阀,针对某一特殊需求的客户,客户希望再改的基础上,流量尽可能的大一些,其实我司的这款单向阀能够满足客户要求,但考虑到压力损失,发热等情况。我们经过研究,可以对这款阀,进行简单的改型:把内孔扩大一些,球体直径变大一些,同是,弹簧座重新设计调整。

但调整设计后新的问题可能会出现:内孔虽然大了,流过的流量变大了,但同时,球体也变大了,球体变大后,占用流体流过的空间会更大,会挤压流体流过的空间,到底结果如何,还是需要流体仿真得到结论后才能实践。

 

通过建模,仿真分析,如下图:

 

通过仿真分加大析:了单向阀内孔,增加钢球,系统压力为一个标准大气压下,流量从原来的3.84L/min提升到5.4L/min.通过仿真对比分析,得知变大多大尺寸,流量增加了多少。有直观的理解,同时,尺寸变大后新的问题也可以通过仿真数据看出来,后期实践的时候能有效的注意和解决。

结论:通过以上2个实际案例,分析说明了流体仿真在产品开发、优化、改进中的实际意义,正是因为鸿创专业的态度,精益求精做好产品给客户的宗旨,坚持采用现代化的设计仿真分析手段,使得流体控制产品越来越多的获得客户的好评和认可,鸿创将坚持利用好流体仿真工具,为现有产品、客户定制化产品开发,提高效率,找到最优解而服务。

相信专业!相信鸿创的微流体控制产品!

 

4.如何咨询购买封堵类产品?