در این مطلب مراحل شبیه سازی جریان آب آزاد داخل مخزن با مقاوت هوا را با استفاده از نرم افزار سالیدورک با حل یک تمرین بررسی میکنیم.
همچنین بخوانید: شبیه سازی جریان آب پرتابی شیبدار و نیز شبیه سازی جریان زمان تخلیه مخزن آب
در این تمرین، تجزیه و تحلیل سطح آزاد آب گنجانده شده در مخزن را انجام خواهیم داد. در داخل یک مخزن حجمی از آب در تعادل هیدرواستاتیکی بین دو دیوار عمودی با گرانش به سمت پایین در نظر گرفته شده است. دیواره سمت راست (سد) برداشته شده و آب آزادانه به مناطق خالی مخزن می ریزد. هنگامی که آب به دیواره پشتی مخزن می رسد، جهش می کند و یک موج عقب ایجاد می کند.
1-باز کردن فایل پارت :
نرم افزار سالیدورک را اجرا کنید و فایل پارت 2D Broken dam را باز کنید.
جهت دانلود فایل مربوط به تمرین کلیک کنید
2-ایجاد یک پروژه:
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 “Broken dam” بگذارید.
در بخش Unit system استانداردSI (m-kg-s) را انتخاب کنید.
در بخش Analysis Type گزینه ی External را انتخاب کنید تا نوع تحلیل شما خارجی باشد.چون با بیرون 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 1.5 s وارد کنید تا تحلیل شما از نوع گذرا باشد و تا 1.5 ثانیه را شبیه سازی 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.به سایر تنظیمات پیشفرض دست نزنید و روی دکمه Finish کلیک کنید.
3- تعیین محدوده ی محاسبات شبیه سازی
در درخت تجزیه و تحلیل شبیه سازی جریان سالیدورک ، در زیر پوشه Input Data، روی Computational Domain کلیک راست کرده و Edit Definition را انتخاب کنید و در منوی باز شده و در قسمت type با انتخاب گزینه 2D Simulation نوع دامنه را دو بعدی کنید و صفحه ی xy را انتخاب کنید سپس در بخش Sizes and Conditions مقادیر را به ترتیب زیر وارد کنید و ok کنید.
| (m) | Size |
| 1.21 | X max |
| -0.01 | X min |
| 0.71 | Y max |
| -0.01 | Y min |
| 0.0005 | Z max |
| -0.0005 | Z min |
4-تنظیم پارامتر های عمومی مش بندی اولیه
از بخش mesh setting روی Global mesh کلیک کرده و در منوی باز شده در بخش Type گزینه ی manual را انتخاب کنید و در بخش Basic mesh مقدار Number of Cells per X را 80 و مقدار Number of Cells per Y را 44 وارد کنید و تیک Keep Aspect Ratio را بزنید و مطمئن شوید که تیک بخش های Channels ، Advanced Refinement ، Close Thin Slots وDisplay Refinement نخورده باشد چون نیازی به آنها نیست و استفاده نمیشوند. سپس ok کنید
همچنین بخوانید: چگونگی مش بندی صحیح در شبیه سازی جریان
5-مشخص کردن شرایط محیطی در خروجی آب
در منوی boundary conditions در بخش type از گروه pressure openings با انتخاب Environment Pressure یک شرایط فشار محیطی در سطح داخلی رویی مخزن طبق شکل ایجاد کنید. به مقادیر پیشفرض دست نزنید و ok کنید.
6-مشخص کردن شرایط اولیه
از بخش Conditions روی Initial Conditions کلیک کرده و در منوی باز شده برای قسمت Selection از درخت اسمبلی قسمت Solid bodies بدنه ی آب با نام Water Domain را انتخاب کنید و تیک Disable Solid Components را بزنید. از بخش Substance Concentrations گزینه ی water را انتخاب کنید تا آب به عنوان سیال غلیظ تر انتخاب شود و سایر تنظیمات پیشفرض را دست نزنید و ok کنید.
7-تعین اهداف نقطه ای برای چگالی مایع
از بخش goals روی Point goals کلیک کرده و در منوی باز شده در قسمت points گروه Coordinates را انتخاب کنید و برای X coordinates مقدار 0.45 و برای Y coordinates مقدار 0.01 و و برای Z coordinates مقدار 0 را وارد کنید و روی Add Point کلیک کنید تا مختصات نقطه ای که وارد کردید ثبت شود. به همین ترتیب 5 نقطعه دیگر با مختصات [0.6, 0.01, 0], [0.75, 0.01, 0], [0.9, 0.01, 0], [1.05, 0.01, 0], [1.19, 0.01, 0] درست کنید. از قسمت Parameters تیک ستون Value از سطر Density (Fluid) را بزنید و ok کنید.
8-تنظیم گام محسبات زمانی
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 Solving بروید و از بخش Time Step Setting گزینه ی Time Step را روی حالت Manual قرار دهید و مقدار آن را 0.005 s وارد کنید.
9- انجام تنظیمات مربوط به ذخیره سازی
در همان منوی Calculation Control Options 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 فشار ، سرعت ، درصد جرمی و حجمی آب) را مشخص کنید : Mass Fraction of Water ، Pressure ، Velocity و Volume Fraction of Water
10-اجرای پروژه شبیه سازی
با کلیک روی بخش Run پروژه شبیه سازی جریان را اجرا کنید.
11-بارگذاری نتایج
نتایج باید به صورت خودکار بارگذاری شوند اما اگر این اتفاق نیفتاد با راست کلیک روی پوشه ی Results از درخت شبیه سازی که کنار آن عبارت Not Loaded نوشته شده است و کلیک روی Load نتایج را بارگذاری کنید.
12- 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.
13- 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.
14-بازبینی اهداف نقطه ای
از درخت شبیه سازی روی Goal plots راست کلیک کنید و روی insert کلیک کنید و در منوی باز شده از قسمت Goals با تیک زدن All همه ی هدف های نقطه ای را انتخاب کنید و از لیست کشویی Abscissa گزینه ی Physical time را انتخاب کنید و از بخش options تیک Group charts by parameter را بزنید و Ok کنید تا یک نمودار از چگالی آب در نقاط تعریف شده بر حسب زمان ایجاد شود و با راست کلیک روی آن و زدن گزینه show میتوانید آن را مشاهده کنید.با راست کلیک روی نمودار و انتخاب Export to Excel نمودار را وارد اکسل کنید.
یک پاسخ