در این تمرین ما میخواهیم یک معما را  توسط شبیه سازی جریان آب با سالیدورک حل کنیم.حتما تا به حال با معمای بطری ها روبرو شده اید تصویری مانند زیر به شما میدهند و باید حدس بزنید که درصورت ورود جریان آب به بطری بالایی کدام بطری زودتر از همه پر میشود.

شبیه سازی جریان آب معمای بطری ها

همچنین میتوانید شبیه سازی جریان آب سطح آزاد داخل مخزن را هم بخوانید

 

1-باز کردن فایل پارت :

نرم افزار سالیدورک را اجرا کنید و  فایل پارت bottles را باز کنید.

برای دانلود فایل های مربوط به تمرین کلیک کنید  

 

2-ایجاد یک پروژه شبیه سازی جریان آب:

از تب Flow Simulatin با کلیک روی wizard یک پروژه جدید با ویژگی های زیر ایجاد کنید:

در بخش Configuration گزینه ی Use current را انتخاب کنید

در بخش Configuration name نام پیکربندی را ‘’Default’’ بگذارید.

در بخش Project name نام پروژه را “bottles” بگذارید.

در بخش Unit system استانداردSI (m-kg-s)  را انتخاب کنید.

در بخش Analysis Type گزینه ی Internal را انتخاب کنید تا نوع تحلیل شما خارجی باشد.چون با داخل مدل سر و کار داریم.

در بخش Physical Features علاوه بر تیک Fluid Flow تیک Time Dependent را بزنید و مقدار فیلد Total Analysis time را 9s وارد کنید تا تحلیل شما از نوع گذرا باشد و تا 9 ثانیه را شبیه سازی کند همچنین مقدار فیلد output time syep را 1s وارد کنید تا هر 1 ثانیه یکبار نتایج را تحلیل کند ؛ تیک Gravity را بزنید تا نیروی گرانش بر شبیه سازی تاثیرگذار باشد و مقدار فیلد Y-Component را  -9.81  وارد کنید تا راستای Y ارتفاع از زمین باشد ؛ تیک Free surface را بزنید.

در بخش Database of Fluids از لیست گاز ها (Gases list) روی Air دبل کلیک کنید تا هوا را انتخاب کنید. همچنین از لیست مایعات (Liquids list) روی Water دبل کلیک کنید تا آب را انتخاب کنید.

در ستون Default fluid مطمئن شوید که تیک هر دو سیال خورده باشد

در بخش Wall Conditions از لیست Default wall thermal condition list گزینه ی Adiabatic wall را انتخاب کنید مقدار Roughness را 0 تایپ کنید.

در بخش Initial conditions مطمئن شوید که تیک گزینه های Pressure potential خورده باشد و بخش Initial fluid از زیر گروه Concentractions روی گزینه ی Air تنظیم شده باشد تا هوا به عنوان سیال اولیه تنظیم شود.از زیر گروه Turbulence parameters مقدار Turbulence intensity را 2% و مقدار Turbulence length را 0.0005 m وارد کنید تا شدت و طول تلاطم مشخص شود. به سایر تنظیمات پیشفرض دست نزنید و روی دکمه Finish کلیک کنید.

 

3-تعیین شرایط مرزی ورودی آب

از بخش Conditions روی boundary conditions کلیک کرده و در منوی باز شده در بخش type در گروه  flow openings  با انتخاب inlet volume flow یک شرایط جریان حجمی در درب بطری بالایی طبق شکل ایجاد کنید و در قسمت Flow Parameters مقدار جریان ورودی را 0.00025 m^3/s وارد کنید .در قسمت Substance Concentrations گزینه ی initial fluid را روی water قرار دهید و Ok کنید.

 

4-تعیین شرایط مرزی در خروجی های آب

از بخش Conditions روی boundary conditions کلیک کرده و در منوی باز شده در بخش type در گروه Pressure openings  با انتخاب Static Pressure یک شرایط فشار ایستا در درب سه بطری دیگر طبق شکل طبق شکل ایجاد کنید و در قسمت  Thermodynamic Parameters مقدار دما و فشار را را مقادیر پیشفرض قرار دهید و در قسمت Substance Concentrations گزینه ی initial fluid را روی Air قرار دهید و Ok کنید. شبیه سازی جریان آب معمای بطری ها

 

5-تعیین اهداف عمومی شبیه سازی

از بخش goals روی Global goals کلیک کرده و در منوی باز شده در قسمت Parameters تیک ستون Av از سطر های Volume Fraction of Air ، Mass Fraction of Air ،Volume Fraction of Water ، Mass Fraction of Water ، Pressure ، Velocity را بزنید  و Ok کنید.  

 

6- انجام تنظیمات مربوط به ذخیره سازی

از درخت شبیه سازی روی پوشه input data راست کلیک کنید و سپس روی Calculation Control Options کلیک کنید و در منوی باز شده به سربرگ Saving بروید و از بخش Selected Parameters (Transient Explorer) تیک گزینه ی Periodic را بزنید و سپس  برای ستون Iterations مقدار Start را 0 و مقدار Period را 1 وارد کنید  که به طور پیشفرض هم همین مقادیر هستند.

از بخش Parameters روی  کلید کنید و در چک لیست باز شده از گروه Main تیک گزینه های زیر را بزنید تا مواردی که قرار است در هر گام زمانی محاسبه شود (شامل چگالی، فشار ، سرعت ، درصد جرمی و حجمی آب و هوا) را مشخص کنید:  Volume Fraction of Air ، Mass Fraction of Air ،Volume Fraction of Water ، Mass Fraction of Water ، Pressure ، Velocity ، Density  

 

7-اجرای پروژه شبیه سازی جریان آب

با کلیک روی بخش Run پروژه شبیه سازی جریان آب را اجرا کنید.ممکن است این فرایند حدود 5 دقیقه طول بکشد.  

 

8- ایجاد  یک نمودار برشی از مدل

از زیر پوشه ی results روی  cut plots و سپس روی insert کلیک کرده و در منوی باز شده Front Plane را به عنوان صفحه برش انتخاب کنید و در قسمت contours با انتخاب Volume Fraction of Water درصد حجمی آب را انتخاب کنید. و سطح Number of Levels را روی 3 قرار دهید تا 3 سطح از حجم آب را به شما نشان دهد.قسمت های قرمز رنگ آب و قسمت های آبی رنگ هوا را نشان میدهد.  

 

9- متحرک سازی نمودار برشی

همچنان که نمودار برشی نمایان است روی پوشه ی Results راست کلیک کنید و روی Transient Explorer کلیک کنید. با پخش کردن و جابجا کردن خط زمان انیمیشن میتوانید شبیه سازی متحرک را مشاهده کنید. شبیه سازی جریان آب معمای بطری هابر خلاف انتظار بطری بالایی زودتر پرشده است و بعد از آن بطری پایینی . پس میتوان نتیجه گرفت که پاسخ تئوری معمای بطری ها میتواند با آنچه در واقعیت اتفاق می افتد فرق کند و این به جریان آب ، قطر لوله ها و حجم بطری ها بستگی دارد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *