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Geometrie-Modellierung und Fluid-Struktur-Wechselwirkung
Grande Dixence S.A. identifiziert die sensibelsten Zonen der Druckregelventilstruktur mit Simulation, um Revisionen dort zielgerichtet durchzuführen.

Modellierung, CFD- und FEM-Berechnungen eines Druckregelventils

Branche: EnergieversorungFachgebiet: Strukturmechanik, Strömungsmechanik

Grande Dixence S.A. in Sion (Schweiz) ist ein führender Energielieferant und Eigentümer der Talsperre Grande Dixence in den Walliser Alpen, eine der höchsten Talsperren der Welt. Bevor eine größere Wartung an mehreren Druckregelventilen durchgeführt wird, erfolgt eine Analyse mit Ansys Workbench.

Zusammenfassung

Aufgabe

Die Anlagen sind etwas in die Jahre gekommen. Da sich einige Parameter geändert haben, steht eine Überprüfung an. Um diese so effektiv wie möglich durchzuführen, ist es notwendig, die durch den Wasserfluss bedingten Neubeanspruchungen der Struktur im Vorfeld zu ermitteln.

Lösung

Das 3D-Modell wurde mit Ansys Design Modeler auf der Grundlage von 55 Jahre alten Konstruktionszeichnungen erstellt. Das aus der Ansys CFD-Berechnung erhaltene Druckfeld wurde als Lastfall auf das FE-Modell übertragen. So konnte das Spannungsfeld in der Struktur mit Ansys Mechanical berechnet werden.

Kundennutzen

Mit Unterstützung der CADFEM (Suisse) AG konnte Grande Dixence S.A. das Strömungsverhalten im Druckregelventil und die Strukturanforderungen gemäß den neuen Betriebsbedingungen identifizieren und berechnen.

Projektdetails

Aufgabe

Grande Dixence S.A. in Sion (Schweiz) ist ein führender Energielieferant und Eigentümer der Talsperre Grande Dixence in den Walliser Alpen, eine der höchsten Talsperren der Welt. An mehreren Druckregelventilen (große Hydraulikanlagen, die bei Überdruck in den Leitungen Wasser abführen) steht eine größere Wartungsaktion an. Die Anlagen sind etwas in die Jahre gekommen und seit ihrer Installation unverändert. Da sich einige Parameter geändert haben, ist es notwendig, die durch den Wasserfluss bedingten Neubeanspruchungen der Struktur im Vorfeld zu ermitteln. Um das Materialverhalten besser zu verstehen, wurde eine gekoppelte Einweg-Fluid-Struktur-Simulation durchgeführt.


Lösung

Das 3D-Modell wurde mit Ansys Design Modeler auf der Grundlage von 55 Jahre alten Konstruktionszeichnungen erstellt. Die Fluiddomäne, einschließlich des nachgeschalteten Rohrleitungsabschnitts, wurde anschließend an Ansys CFX übertragen. Die neuen Betriebsbedingungen sind zur Bestimmung der Modellrandbedingungen verwendet worden. Mit dieser CFD-Simulation wurde das Druckfeld im Fluidvolumen und an den Innenwänden der Kanäle berechnet. Zur Beurteilung der strukturellen Integrität wurde ein Finite-Elemente-Modell (FE-Modell) basierend auf der Struktur der Vorrichtung erstellt. Der Beton, der die Rohrleitungen umgibt, wurde ebenfalls berücksichtigt. Das aus der CFD-Berechnung erhaltene Druckfeld wurde als Last auf das FE-Modell übertragen. Dadurch konnte das Spannungsfeld in der Struktur mit Ansys Mechanical berechnet werden.


Nutzen für den Kunden

Mit Unterstützung der CADFEM (Suisse) AG konnte Grande Dixence S.A. das Strömungsverhalten im Druckregelventil und die Strukturanforderungen gemäß den neuen Betriebsbedingungen identifizieren und berechnen. Auf diese Weise kann Grande Dixence SA die am stärksten beanspruchten Zonen der Anlage identifizieren, die während der Wartungsaktion sorgfältig geprüft werden müssen.


Leiter Unternehmenskommunikation

Produkt-Anwendungen im Projekt