W tym cyklu technicznym przedstawiamy możliwości zastosowania oprogramowania inżynierskiego do symulowania rzeczywistych zjawisk. Prezentowane przypadki charakteryzują się ograniczonym stopniem złożoności, co pozwala w przejrzysty sposób przedstawić możliwości narzędzi obliczeniowych, przy jednoczesnym odniesieniu do danych eksperymentalnych.

Jeśli chcesz dowiedzieć się więcej o produkcie kliknij tutaj!

Powrót do listy artykułów

Wiedza na temat zmian ciśnienia w układach ciśnieniowych ma istotne znaczenie w wielu zagadnieniach inżynierskich. Dotyczy to m.in. projektowania zaworów bezpieczeństwa i układów dekompresyjnych, analizy rozszczelnień, szacowania czasu opróżniania zbiorników czy oceny zjawisk towarzyszących rozprężaniu gazów. Problemy tego typu występują w szerokim spektrum zastosowań — od instalacji chemicznych i energetycznych, przez systemy sprężonego powietrza i technologie wodorowe, aż po zagadnienia związane z bezpieczeństwem w lotnictwie.

W 2019 roku na Uniwersytecie w Karlsruhe (Karlsruhe Institute of Technology, KIT) przeprowadzono eksperyment polegający na opróżnianiu 19-litrowego zbiornika ciśnieniowego napełnionego helem o temperaturze pokojowej i sprężonego do ciśnienia początkowego 700 bar. Wylot gazu realizowano przez dyszę o średnicy 1 mm. W trakcie eksperymentu rejestrowano zmiany ciśnienia oraz temperatury wewnątrz zbiornika.

Przedstawiony przypadek stanowi dobrą podstawę do weryfikacji uproszczonych modeli obliczeniowych. W niniejszym przykładzie wykorzystano model jednowymiarowy (1D) zbudowany w środowisku Simcenter Amesim, z użyciem biblioteki pneumatycznej. Model obejmuje zbiornik, element dławiący (dyszę) oraz warunek brzegowy odwzorowujący otoczenie.

Proces modelowania rozpoczyna się od zdefiniowania właściwości czynnika roboczego oraz wyboru równania stanu. Następnie budowany jest schemat układu z wykorzystaniem predefiniowanych komponentów:

Po przypisaniu podstawowych parametrów geometrycznych i przepływowych — takich jak objętość zbiornika, średnice przewodów czy współczynniki przepływu — możliwe jest przeprowadzenie symulacji procesu opróżniania. Dla analizowanego przypadku symulacja 300 sekund rzeczywistego procesu trwa zaledwie kilka sekund.

Uzyskane wyniki wykazują bardzo dobrą zgodność z danymi eksperymentalnymi w zakresie przebiegu zmian ciśnienia w czasie. Potwierdza to, że modele 1D mogą stanowić skuteczne narzędzie do szybkiej oceny zachowania układów ciśnieniowych i wspierać podejmowanie decyzji projektowych.

Jednocześnie należy zauważyć, że zastosowany uproszczony model nie pozwala na poprawne odwzorowanie zmian temperatury wewnątrz zbiornika, nawet po uwzględnieniu wymiany ciepła z otoczeniem. Wskazuje to na ograniczenia podejścia oraz konieczność rozszerzenia modelu w celu uchwycenia bardziej złożonych zjawisk termodynamicznych.

Kwestia ta zostanie omówiona w kolejnym artykule z cyklu technicznego.

Jesteśmy autoryzowanym partnerem firmy Siemens

Firma:

Dane kontaktowe:

kontakt@fourraven.pl
+48 602 301 222
Fourraven Sp. z o. o.
ul. Zamknięta 10 /1.5
30-554 Kraków

© Fourraven 2025-2026