استفاده از نمودارهای برش برای نمایش نتایج در سطوح مقطعی

ماه گذشته، همکارم Ruud، برخی از مؤثرترین راه‌ها را برای استفاده از نمودارهای پیکان در نتایج شبیه‌سازی COMSOL Multiphysics توضیح داد. در این قسمت بعدی از سری پس پردازش، من با طرح‌های برش ادامه می‌دهم، که راهی آسان برای تجسم رفتار فیزیک در بسیاری از بخش‌های مختلف مدل شما است.

استفاده از Slice Plots برای تجسم جریان سیال در سراسر یک لوله

نمودارهای برش ، که می توانند برای بسیاری از انواع مدل اعمال شوند، یک سطح مقطعی (گاهی چند مورد از آنها) را نشان می دهند که نشان می دهد چگونه یک متغیر در یک فاصله یا یک منطقه خاص از نمودار تغییر می کند.

اگر آخرین پست رود را به خاطر بیاورید ، او نمودارهای فلش را با استفاده از مدل Flow in a Pipe Elbow نشان داد . بیایید به مثال او ادامه دهیم و نمودارهای برش را به عنوان ابزار دیگری برای کمک به درک سرعت و افت فشار در لوله بررسی کنیم.

دو شکل زیر، که اگر آخرین پست رود را بخوانید، ممکن است زنگ خطر را به صدا در بیاورند، نمودارهای تکه‌ای را نشان می‌دهند که در کل لوله حرکت می‌کنند:

تصویری از قطعات برش در مدل زانویی لوله.

نمودارهایی را برش دهید که تغییرات سرعت و فشار در سراسر لوله را برجسته می کند.

این تصاویر تصویری بسیار واضح و فوری از آنچه برای جریان در مرکز لوله اتفاق می‌افتد، به دست می‌دهد. این کار با رسم یک سطح مجازی انجام می شود که هندسه را به صورت عمودی از وسط برش می دهد.

ایجاد Slice Plots در COMSOL Multiphysics

برای ایجاد این نمودارهای برش، می توانیم یک گروه طرح سه بعدی جدید در مدل Flow in a Pipe Elbow اضافه کنیم . پس از آن، می‌توانیم به سمت نوار برویم و Slice را از زبانه 3D Plot Group انتخاب کنیم.

توجه: در نسخه‌ای که در اینجا ارائه می‌دهم، من چند طرح کلی و یک سطح خاکستری اضافه کرده‌ام تا به شکل لوله احساسی بدهید – اگر دوست دارید به آن دیوار بدهید. من همچنین راه‌حل اصلی را آینه‌ای کرده‌ام تا یک طرح برش مرکزی کل هندسه لوله را نصف کند و نه نیمه‌ای که در ابتدا مدل‌سازی شده بود. این باعث تجسم بهتر برای هدف این پست وبلاگ می شود.

برگه گروه طرح سه بعدی در COMSOL Multiphysics.

هنگامی که روی ویژگی Slice در نوار کلیک می کنید، احتمالاً متوجه خواهید شد که نرم افزار به طور پیش فرض یک سری سطوح مسطح را در لوله ترسیم می کند.

بیایید نگاهی به تنظیمات بیندازیم:

تنظیمات برش اولیه برای مدل.

COMSOL Multiphysics به طور خودکار سرعت را بر روی پنج سطح که روی صفحات yz قرار دارند و در جهت x تغییر می‌کنند رسم کرد . اگر قسمت Plane را به xy -planes و تعداد صفحات را به 1 تغییر دهیم ، نمودار برش اصلی Ruud را خواهیم دید که در بالا نشان داده شده است.

حالا بیایید نگاهی دقیق‌تر بیندازیم.

اگر به نمودار پیش فرض برگردیم، با پنج سطح yz – مسطح، این را خواهیم دید:

عکسی از برش های مرکز زانویی لوله.

در اینجا، دیدن سرعت داخل لوله بسیار آسان است.

همچنین یک راه ساده برای جابجایی برش ها در اطراف وجود دارد تا بتوانیم سرعت را در نواحی مختلف ببینیم. اگر چک باکس Interactive را انتخاب کنیم ، می‌توانیم از نوار لغزنده برای جابه‌جایی سطوح در جهتی که صفحات به آن وابسته نیستند استفاده کنیم. در این مورد، سطوح را در جهت x تغییر می دهیم :

جابجایی برش زانویی لوله در مدل.

حرکت برش ها برای دیدن سرعت در مناطق مختلف.

نمونه ای از جابجایی سطوح.

همانطور که می بینیم، این به ویژه برای زمانی مفید خواهد بود که می خواهید یک آرایه از نمودارهای برش چندگانه ایجاد کنید، اما نمی خواهید آنها با یکدیگر تداخل داشته باشند.

تعریف هواپیمای راست

فرض کنید می‌خواهیم سرعت یک برش را دقیقاً در خم لوله که عمود بر دیوار است ببینیم. بیایید نوع هواپیما را به General تغییر دهیم و نقطه و نرمال را برای روش ورود انتخاب کنیم. این به ما امکان می دهد یک صفحه مورب در خم زاویه راست ایجاد کنیم. با این حال، مهم است که مطمئن شوید که هواپیما به درستی جهت گیری کرده است.

برای انتخاب نقطه و بردار مناسب، ابتدا نگاهی به پارامترها می اندازیم. اینها را می توان در گره تعاریف جهانی یافت :

تنظیمات پارامترها

طول ورودی و خروجی، یا طول از یک انتهای باز لوله تا خم، با متغیر L نشان داده می شود . این بیشتر مسافت عمودی را که می خواهیم برای هواپیمای خود اعمال کنیم، به حساب می آید. متغیر Rc شعاع خم را نشان می دهد، بنابراین بیایید آن را نیز به فاصله اضافه کنیم و مختصات x را L+Rc کنیم .

بردار نرمال باید بر جهت جریان در اطراف خم مماس باشد، بنابراین در جهت (1،1،0) در محل نقطه.

تنظیم داده های هواپیما

در اینجا به نظر می رسد:

نتایج در مدل پس از تغییر تنظیمات داده هواپیما.

این برش مورب شیب سرعت را با تغییر جهت سیال به دنبال لوله نشان می دهد. سیال در خارج از منحنی کندترین و سریعتر به سمت داخل حرکت می کند.

اکنون می‌توانیم چند برش که با yz -planes و xz -planes تعریف شده‌اند اضافه کنیم تا سرعت در بخش‌های افقی و عمودی لوله را به ما بگوییم.

نکته: من این کار را با دوبار کپی کردن طرح برش اصلی به جای ایجاد دو طرح جدید انجام دادم. من همچنین Slice 1 را در زیر زبانه Inherit Style در تنظیمات برای هر دو نمودار تکراری انتخاب کردم تا محدوده رنگ و داده برای هر سه یکسان باشد.

مکان نقاطی که این برش ها را مشخص می کنند عبارتند از (L,0,0) و (L+2*Rc,Rc,0) که صفحات را در دو طرف خم، جایی که منحنی شروع می شود و به پایان می رسد، قرار می دهد. بردارهای نرمال مربوطه آنها عبارتند از (1,0,0) و (0,1,0) :

برش هایی روی منحنی زانویی لوله.

اگر کادر هواپیماهای موازی اضافی را علامت بزنیم چه اتفاقی می‌افتد ؟ در نمودار Slice 3، یک سری سطوح به موازات سطح ایجاد شده توسط داده های صفحه ایجاد می شود:

صفحات موازی اضافی اضافه می شوند.

نتایج حاصل از اضافه کردن صفحات موازی بیشتر.

این کمی آشفته به نظر می رسد، اما یک دقیقه با من تحمل کنید. آن نوار لغزنده تعاملی را که قبلا دیدیم را به خاطر دارید؟ اگر بخواهیم از شر آن سطح طولانی در قسمت عمودی لوله خلاص شویم، می توانیم همه چیز را کمی جابجا کنیم. اگر همه سطوح 0.035 جابجا شوند، صفحات روی هم قرار نمی گیرند:

مدل تغییر در صفحات اضافی را نشان می دهد.