粒子法三維球閥開啟過程瞬態模擬 Simulating an opening ball valve

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在上一期推送的文章中，小編展示了一個二維假想的圓盤閥，但是網友對我們提出了更高的要求，是否能用粒子法模擬三維的球閥？要完成一個真實的球閥的模擬和分析，對我們來說相當於一個工程諮詢項目的工作量。這裡小編用一個簡單的球閥作為例子，僅作定性展示，分析一下粒子法shonDy軟體在該問題上的優勢和劣勢。

首先，從網上獲取一個簡單的球閥模型

圖片來源於grabcad.com

然後將球閥的CAD模型拆分成兩個部分，一個是運動的閥芯，另外一個是固定不動的外殼部分。這兩個部分分別在shonDy里設置為fixed motion body和solid wall。對於閥芯，需要設定其運動軌跡，在shonDy軟體里設置為角速度隨時間的變化。

對於固定不動的部分，本文擴展出了一根管道和一個流體的容器。如圖所示，藍色是流體區域，半透明部分是壁面，白色部分為閥芯。閥芯的運動設置為0.2s開始加速旋轉，最大角速度為2rad/s。整個瞬態模擬為1s。

圖片是0.2s時刻閥門開啟一個縫隙時，流體從縫隙流過。

此時閥門幾乎完全開啟，流體順利通過閥芯的圓孔流過。

優勢：

無需畫網格，建模簡單，只需要建模運動部件，壁面和流體區域；

對於自由界面的問題本質上支持。

缺點：

目前管道入口缺少壓力邊界條件。雖然shonDy軟體目前支持入口速度邊界條件，但是該邊界條件在閥門完全關閉時是不可用的。

現在shonDynamics團隊提供工程諮詢服務，並歡迎學術交流合作，需要進一步了解，請郵件聯繫info@shondynamics.com。

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