 |
تجزیه و تحلیل تنش حرارتی تیغه استاتور توربین
معرفی
شرایط داخل توربین های گازی بسیار شدید است. فشار می تواند تا 40 بار و دمای بسیار بالاتر از 100 درجه کلوین باشد. بنابراین، هر جزء جدید باید با دقت طراحی شود تا بتواند در برابر تنش حرارتی و ارتعاشات ناشی از ماشین های دوار و بارهای آیرودینامیکی اعمال شده توسط سیال هجوم بیاورد. توربین اگر یک قطعه خراب شود، سرعت چرخش بالا می تواند منجر به فروپاشی کامل کل توربین شود.
شدیدترین شرایط در بخش فشار بالا، پایین دست محفظه احتراق یافت می شود که در آن گاز احتراق داغ از میان آبشاری از روتورها و استاتورها جریان می یابد. برای جلوگیری از ذوب شدن، هوای نسبتاً «سرد» از پره‌های خون‌ریزی واقع در محفظه کمپرسور فشار بالا گرفته می‌شود. سپس این هوای سرد به عنوان خنک کننده از محفظه احتراق به داخل محفظه توربین هدایت می شود. مستقیماً در پشت محفظه احتراق، هم خنک کننده داخلی در کانال ها و هم خنک کننده فیلم روی سطوح جانبی تیغه اعمال می شود. علاوه بر این، یک پوشش سطحی (پوشش) اغلب به تیغه ها اضافه می شود تا از خوردگی داغ محافظت کند. در پایین دست، جایی که دما تا حدودی پایین تر است، ممکن است خنک کننده داخلی کافی باشد. برای جزئیات بیشتر در مورد توربین های گازی، رجوع کنید به Ref. 1 .
از آنجایی که فیزیک درون یک توربین گاز بسیار پیچیده است، رویکردهای ساده شده اغلب در مراحل اولیه توسعه اجزای جدید مورد استفاده قرار می گیرند. در این آموزش، تنش های حرارتی در یک تیغه استاتور با خنک کننده داخلی مورد تجزیه و تحلیل قرار می گیرد (در این مثال پوشش و خنک کننده فیلم در نظر گرفته نشده است).
توجه: این برنامه به ماژول مکانیک سازه و ماژول CFD یا ماژول انتقال حرارت نیاز دارد. همچنین از Material Library استفاده می کند.
تعریف مدل
هندسه مدل در شکل 1 نشان داده شده است . نمایه تیغه استاتور نسخه اصلاح شده طرحی است که در Ref. 2 . هندسه شامل برخی از جزئیات نصب عمومی و همچنین یک کانال خنک کننده داخلی عمومی است.
شکل 1: یک تیغه استاتور با جزئیات نصب.
برای تنظیم مدل از رابط تنش حرارتی از ماژول مکانیک سازه استفاده کنید. فرض بر این است که تیغه و جزئیات نصب از آلیاژ مبتنی بر نیکل GTD111 جامد شده جهت دار (DS) با استحکام کششی بالا ساخته شده اند ( مرجع 1 ). این مطالب در کتابخانه مواد COMSOL موجود است. علاوه بر داده های پوشش داده شده توسط کتابخانه مواد، مدل الاستیک خطی نیاز به دمای مرجعی دارد که روی 310 کلوین و نسبت پواسون روی 0.33 تنظیم شده است، عددی که با سایر فولادهای زنگ نزن قابل مقایسه است.
شکل 2 مجرای خنک کننده را نشان می دهد. هندسه مجرای ساده شده است و شامل جزئیاتی مانند دنده های معمولی برای کانال های خنک کننده نمی شود ( مراجعه 3 ). به جای شبیه سازی جریان پیچیده در مجرا، یک همبستگی متوسط عدد ناسلت از Ref. 3 برای محاسبه ضریب انتقال حرارت استفاده می شود. سیال خنک کننده را هوا در 30 بار و 650 کلوین فرض کنید.
شکل 2: مجرای خنک کننده داخلی.
شار حرارتی روی سطوح تیغه استاتور با استفاده از ضریب انتقال حرارت محاسبه می شود. طرف فشار و مکش به عنوان دو صفحه مسطح با استفاده از ضریب انتقال حرارت محلی برای جابجایی اجباری خارجی تقریبی شده است. گازهای احتراق به صورت هوا در 30 بار و 1150 کلوین تقریب می‌شوند. سرعت متناظر صوت تقریباً 650 متر بر ثانیه است.
مرجع. 4 شامل نمودار عدد ماخ از استاتورها بدون خنک کننده فیلم است. یک عدد ماخ معمولی در سمت فشار (سمت مقعر) 0.45 و در سمت مکش (سمت محدب) 0.7 است. این تقریباً معادل 300 متر بر ثانیه در سمت فشار و 450 متر بر ثانیه در سمت مکش است.
دیواره های پلت فرم مجاور تیغه های استاتور مانند خود استاتور اما با سرعت جریان آزاد روی 350 متر بر ثانیه رفتار می شود.
تیغه استاتور گرما را با هوای خنک کننده از طریق مرزهای مشخص شده در شکل 3 مبادله می کند . فرض بر این است که توربین دمای کاری محلی 900 کلوین دارد و ضریب انتقال حرارت به استاتور 25 W /( m2 ·K ) است .
شکل 3: مرزهایی که از طریق آنها گرما با هوای خنک کننده مبادله می شود.
اتصال عنصر استاتور به تکیه گاه حلقه از طریق شرایط مرزی فونداسیون غلتکی و فنری در چند مرز شبیه سازی شده است. تمام مرزهای دیگر در نتیجه انبساط حرارتی تغییر شکل می دهند.
نتایج و بحث
شکل 4 نمودار سطح دما را نشان می دهد. خنک کننده داخلی، شیب دمایی قابل توجهی را در داخل تیغه ایجاد می کند. با این حال، لبه عقب به دمای نزدیک به دمای گازهای احتراق می رسد، که نشان می دهد ممکن است خنک کننده کافی نباشد. دیوارهای جانبی نیز بسیار داغ می شوند و مقداری خنک کننده اضافی می تواند مفید باشد.
شکل 4: نمودار دمای سطح.
شکل 5 نمودار سطحی تنش فون میزس را نشان می دهد. حداکثر تنش از تنش تسلیم ماده تجاوز نمی کند ( مراجعه 5 )، که نشان می دهد هیچ شکست استاتیکی رخ نمی دهد. با این حال، این جزء ممکن است همچنان در معرض خطر خستگی حرارتی باشد، بنابراین هیچ ارزیابی قطعی نمی‌توان بدون انجام یک تحلیل پیشرفته‌تر که شامل خزش و سایر اثرات گذرا باشد، انجام داد.
شکل 5: نمودار سطحی تنش فون میزس.
شکل 6: نمودار سطحی جابجایی.
نکاتی درباره پیاده سازی COMSOL
حل‌کننده پیشنهادی پیش‌فرض برای تحلیل تنش حرارتی فرض می‌کند که میدان جابجایی و میدان دما دو طرفه هستند. با این حال، در این مثال فقط یک جفت یک طرفه وجود دارد به طوری که میدان دما مستقل از تغییر شکل ها باشد. در این مورد، یک حل کننده کارآمدتر می تواند راه اندازی شود که در آن فیزیک به صورت سری حل شود. برای تغییر حل کننده پیش فرض، تکنیک Termination را روی Iterations در گره Segregated Solver تنظیم کنید و مطمئن شوید که Iterations روی 1 تنظیم شده است. علاوه بر این، تکنیک Termination را روی Tolerance در هر مرحله Segregated تنظیم کنیدگره با این تغییرات، میدان دما ابتدا به همگرایی حل می شود، قبل از اینکه جابجایی ها حل شوند.
منابع
1. MP Boyce، کتابچه راهنمای مهندسی توربین گاز ، ویرایش دوم، انتشارات حرفه ای خلیج، 2001.
2. ناسا، “توربین نیرو”، مرکز تحقیقات گلن، www.grc.nasa.gov/WWW/K-12/airplane/powturb.html .
3. J. Bredberg، “مدل سازی توربولانس برای خنک سازی داخلی پره های توربین گاز”، پایان نامه برای درجه دکتری فلسفه، دانشگاه صنعتی چالمرز ، 2002.
4. P. Dahlander، “رویکردهای مدل اصطلاح منبع برای شبیه سازی های خنک کننده فیلم”، پایان نامه برای درجه دکترای فلسفه، دانشگاه صنعتی چالمرز ، 2001.
5. http://www.cnalloys.co.uk/stainless-jethete-m152
مسیر کتابخانه برنامه: ماژول_انتقال_گرما/تنش_حرارتی /توربین_استاتور
دستورالعمل های مدل سازی
توجه: دستورالعمل های زیر مستلزم انتخاب نهادهای مربوط به یک لیست اعداد خاص است. به عنوان مثال:
فقط مرزهای 113 و 139 را انتخاب کنید.
در بیشتر موارد ساده‌ترین راه برای انتخاب آنها این است که روی دکمه انتخاب چسباندن
کلیک کنید و اعداد را همانطور که در سند چاپ شده‌اند جای‌گذاری کنید (برای مثال، «113 و 139» را برای مثال بالا بچسبانید).
فقط مرزهای 113 و 139 را انتخاب کنید.
در بیشتر موارد ساده‌ترین راه برای انتخاب آنها این است که روی دکمه انتخاب چسباندن
کلیک کنید و اعداد را همانطور که در سند چاپ شده‌اند جای‌گذاری کنید (برای مثال، «113 و 139» را برای مثال بالا بچسبانید).از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard ، روی  3D کلیک کنید . |
2 | در درخت Select Physics ، Structural Mechanics>Thermal-Structure Interaction>Thermal Stress, Solid را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
5 | در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
6 |  روی Done کلیک کنید . |
تعاریف جهانی
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | ارزش | شرح |
Pr_cool | 0.72 | 0.72 | شماره پراندتل خنک کننده |
U_Suction_side | 450 [m/s] | 450 متر بر ثانیه | سرعت گاز در سمت مکش استاتور |
U_pressure_side | 300[m/s] | 300 متر بر ثانیه | سرعت گاز در سمت فشار استاتور |
U_platform | 350[m/s] | 350 متر بر ثانیه | سرعت گاز در امتداد دیوارهای سکو |
تی_گاز | 1150[K] | 1150 K | دمای گاز |
p_high | 30 [بار] | 3E6 Pa | سطح فشار بالا |
خیلی باحال | 3.1e-5 [Pa*s] | 3.1E-5 Pa·s | ویسکوزیته هوای خنک کننده |
Cp_cool | 770 [J/kg/K] | 770 J/(kg·K) | ظرفیت گرمایی هوای خنک کننده |
T_cool | 650[K] | 650 K | دمای هوای خنک کننده |
H_باحال | 0.01 [m] | 0.01 متر | مقیاس طول مشخصه کانال های خنک کننده |
T_work | 900[K] | 900 K | دمای کاری |
حالا_باحال | 400 | 400 | میانگین عدد ناسلت در کانال خنک کننده |
هندسه 1
واردات 1 (imp1)
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  واردات کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای واردات ، بخش واردات را پیدا کنید . |
3 |  روی Browse کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل turbine_stator.mphbin دوبار کلیک کنید . |
5 |  روی Import کلیک کنید . |
برای دیدن فضای داخلی:
6 |  روی دکمه Transparency در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
هندسه وارد شده باید مطابق شکل 1 باشد .
7 | در نوار ابزار Home ، روی  Build All کلیک کنید . |
8 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
تعدادی انتخاب را برای ساده کردن تنظیم مدل تعریف کنید. ابتدا مرزهای کانال خنک کننده داخلی را مشخص کنید.
تعاریف
کانال خنک کننده
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Cooling Duct را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 |  روی Paste Selection کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره ای Paste Selection ، 59-64، 66، 74-114 را در قسمت انتخاب متن وارد کنید . |
اگر در حال خواندن نسخه الکترونیکی این سند هستید، می توانید اعداد هندسی را از متن کپی کنید.
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 |  روی دکمه Transparency در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
8 |  روی دکمه Wireframe Rendering در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
انتخاب در شکل 2 نشان داده شده است .
برای انتخاب مرزهایی که تبادل حرارت با بقیه توربین از طریق آنها انجام می شود ادامه دهید ( شکل 3 ).
مرزهای مبادله
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، Exchange Boundaries را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Input Entities را پیدا کنید . از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 |  روی Paste Selection کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره ای Paste Selection ، 1-4، 9، 11، 14، 16، 17، 21-31، 36-39، 42-58، 65، 67-72، 115-136 را در قسمت متن انتخاب تایپ کنید. |
6 | روی OK کلیک کنید . |
مواد را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material باز شود . |
2 | به پنجره Add Material بروید . |
3 | در درخت، Material Library>Nickel Alloys>GTD111 DS>GTD111 DS [solid]>GTD111 DS [solid,longitudinal] را انتخاب کنید . |
4 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود . |
مواد
GTD111 DS [جامد، طولی] (mat1)
1 | در پنجره تنظیمات برای Material ، قسمت Material Contents را پیدا کنید . |
2 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
نسبت پواسون | نه | 0.33 | 1 | مدول یانگ و نسبت پواسون |
رسانایی گرمایی | k_iso ; kii = k_iso، kij = 0 | k(T) | W/(m·K) | پایه ای |
3 | در پنجره Model Builder ، گره GTD111 DS [solid, longitudinal] (mat1) را گسترش دهید . |
تکه ای (E_solid_longitudinal_1)
1 | در پنجره Model Builder ، گره Component 1 (comp1)>Materials>GTD111 DS [solid,longitudinal] (mat1)> مدول یانگ و نسبت پواسون (Enu) را گسترش دهید ، سپس روی Piecwise (E_solid_longitudinal_1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Piecewise ، قسمت Definition را پیدا کنید . |
3 | از لیست Extrapolation ، نزدیکترین تابع را انتخاب کنید . |
چند فیزیک
انبساط حرارتی 1 (te1)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Multiphysics روی Thermal Expansion 1 (te1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گسترش حرارتی ، بخش ورودی مدل را پیدا کنید . |
3 |  برو به منبع برای دمای مرجع حجم کلیک کنید . |
تعاریف جهانی
ورودی های مدل پیش فرض
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions، روی Default Model Inputs کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ورودی های مدل پیش فرض ، بخش Browse Model Inputs را پیدا کنید . |
3 | زیربخش عبارت برای انتخاب باقیمانده را پیدا کنید . در قسمت متن درجه حرارت مرجع حجم ، 310[K] را تایپ کنید . |
انتقال حرارت در جامدات (HT)
مقادیر اولیه 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Heat Transfer in Solids (ht) روی مقادیر اولیه 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مقادیر اولیه ، قسمت مقادیر اولیه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن T ، T_gas را تایپ کنید . |
شار حرارتی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Heat Flux را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای شار گرما ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست Selection ، Exchange Boundaries را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Heat Flux را پیدا کنید . از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن h عدد 25 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن T ، T_work را تایپ کنید . |
شار حرارتی 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Heat Flux را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای شار گرما ، بخش انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست Selection ، Cooling Duct را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Heat Flux را پیدا کنید . از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن h ، Nu_cool*mu_cool*Cp_cool/2/Pr_cool/H_cool را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن T ، T_cool را تایپ کنید . |
شار حرارتی 3
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Heat Flux را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 41 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات Heat Flux ، بخش Heat Flux را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | از لیست ضریب انتقال حرارت ، همرفت اجباری خارجی را انتخاب کنید . |
6 | از لیست، Plate، ضریب انتقال محلی را انتخاب کنید . |
7 | در قسمت متن x pl ، 0.1675-x را تایپ کنید . |
8 | در قسمت متن U ، U_suction_side را تایپ کنید . |
9 | در قسمت متنی p A ، p_high را تایپ کنید . |
10 | در قسمت متن T ، T_gas را تایپ کنید . |
شار حرارتی 4
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Heat Flux را انتخاب کنید . |
2 | فقط Boundary 40 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات Heat Flux ، بخش Heat Flux را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | از لیست ضریب انتقال حرارت ، همرفت اجباری خارجی را انتخاب کنید . |
6 | از لیست، Plate، ضریب انتقال محلی را انتخاب کنید . |
7 | در قسمت متن x pl ، 0.1675-x را تایپ کنید . |
8 | در قسمت متن U ، U_pressure_side را تایپ کنید . |
9 | در قسمت متنی p A ، p_high را تایپ کنید . |
10 | در قسمت متن T ، T_gas را تایپ کنید . |
شار حرارتی 5
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Heat Flux را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 10، 15، و 32-35 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات Heat Flux ، بخش Heat Flux را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | از لیست ضریب انتقال حرارت ، همرفت اجباری خارجی را انتخاب کنید . |
6 | از لیست، Plate، ضریب انتقال محلی را انتخاب کنید . |
7 | در قسمت متن x pl ، 0.19-x را تایپ کنید . |
8 | در قسمت متن U ، U_platform را تایپ کنید . |
9 | در قسمت متنی p A ، p_high را تایپ کنید . |
10 | در قسمت متن T ، T_gas را تایپ کنید . |
مکانیک جامدات (جامدات)
در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Solid Mechanics (solid) کلیک کنید .
بنیاد بهار 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Spring Foundation را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 42، 43، 56، 129 و 131 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای Spring Foundation ، بخش Spring را پیدا کنید . |
4 | از لیست، مورب را انتخاب کنید . |
5 | در جدول k A تنظیمات زیر را وارد کنید: |
1e9 | 0 | 0 |
0 | 0 | 0 |
0 | 0 | 0 |
بنیاد بهار 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Spring Foundation را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 27، 29، 53 و 70 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای Spring Foundation ، بخش Spring را پیدا کنید . |
4 | از لیست، مورب را انتخاب کنید . |
5 | در جدول k A تنظیمات زیر را وارد کنید: |
0 | 0 | 0 |
0 | 0 | 0 |
0 | 0 | 1e9 |
بنیاد بهار 3
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Spring Foundation را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 6 و 12 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای Spring Foundation ، بخش Spring را پیدا کنید . |
4 | از لیست، مورب را انتخاب کنید . |
5 | در جدول k A تنظیمات زیر را وارد کنید: |
0 | 0 | 0 |
0 | 1e9 | 0 |
0 | 0 | 0 |
مش 1
سایز 1
در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Mesh 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید .
اندازه
1 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
2 | روی دکمه Custom کلیک کنید . |
3 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . در قسمت متن حداکثر اندازه عنصر ، 0.025 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن حداقل اندازه عنصر ، 0.0025 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متنی Maximum element growth rate ، نوع 2 را وارد کنید . |
6 | در قسمت متن Factor Curvature ، 0.75 را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن Resolution of narrow regions 0.5 را تایپ کنید . |
سایز 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Size 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | از لیست Selection ، Cooling Duct را انتخاب کنید . |
همچنین مرزهای 40 و 41 را به انتخاب اضافه کنید.
5 | بخش اندازه عنصر را پیدا کنید . روی دکمه Custom کلیک کنید . |
6 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
7 | کادر انتخاب حداکثر اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.0035 را تایپ کنید . |
8 | کادر بررسی حداکثر نرخ رشد عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 1.1 را تایپ کنید . |
چهار وجهی رایگان 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Free Tetrahedral کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Free Tetrahedral ، روی  Build All کلیک کنید . |
مطالعه 1
انتقال حرارت در جامدات و مکانیک جامدات در این مدل کوپل شده یک طرفه هستند. این اجازه می دهد تا فیزیک به صورت سری حل شود، که کارآمدتر از حل کننده پیش فرض پیشنهادی است.
راه حل 1 (sol1)
1 | در نوار ابزار مطالعه ، روی  Show Default Solver کلیک کنید . |
2 | در پنجره Model Builder ، گره Solution 1 (sol1) را گسترش دهید . |
3 | در پنجره Model Builder ، گره Study 1>Solver Configurations>Solution 1 (sol1)>Stationary Solver 1 را گسترش دهید ، سپس روی Segregated 1 کلیک کنید . |
4 | در پنجره تنظیمات برای Segregated ، بخش General را پیدا کنید . |
5 | از لیست تکنیک پایان ، Iterations را انتخاب کنید . |
6 | در پنجره Model Builder ، گره Study 1>Solver Configurations>Solution 1 (sol1)>Stationary Solver 1>Segregated 1 را گسترش دهید ، سپس روی Temperature کلیک کنید . |
7 | در پنجره Settings برای Segregated Step ، روی قسمت Method and Termination کلیک کنید . |
8 | از لیست تکنیک پایان ، Tolerance را انتخاب کنید . |
9 | در قسمت متنی Tolerance factor 1 را تایپ کنید . |
10 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Study 1>Solver Configurations>Solution 1 (sol1)>Stationary Solver 1>Segregated 1 روی Solid Mechanics کلیک کنید . |
11 | در پنجره Settings برای Segregated Step ، قسمت Method and Termination را پیدا کنید . |
12 | از لیست تکنیک پایان ، Tolerance را انتخاب کنید . |
13 | در قسمت متنی Tolerance factor 1 را تایپ کنید . |
14 | در نوار ابزار مطالعه ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
استرس (جامد)
اولین نمودار پیش فرض استرس فون میزس را نشان می دهد. تغییر شکل را غیرفعال کنید و یک نشانگر حداکثر/دقیقه برای شناسایی نقطه بحرانی در استاتور ایجاد کنید.
جلد 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Stress (solid) را گسترش دهید ، سپس روی Volume 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای حجم ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، solid.misesGp را تایپ کنید . |
4 | از لیست واحد ، MPa را انتخاب کنید . |
تغییر شکل
1 | در پنجره Model Builder ، گره Volume 1 را گسترش دهید . |
2 | روی Deformation کلیک راست کرده و Disable را انتخاب کنید . |
نشانگر 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Volume 1 کلیک راست کرده و Marker را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نشانگر ، بخش نمایش را پیدا کنید . |
3 | از فهرست نمایش ، حداکثر را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Text Format را پیدا کنید . در قسمت نمایش متن دقیق ، 3 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست رنگ پس زمینه ، از موضوع را انتخاب کنید . |
6 | تیک Show frame را انتخاب کنید . |
شفافیت 1
1 | روی جلد 1 کلیک راست کرده و Transparency را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای شفافیت ، بخش شفافیت را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن شفافیت ، 0.2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن فرنل انتقال ، 0.5 را تایپ کنید . |
5 | در نوار ابزار استرس (جامد) ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار پیش فرض دوم توزیع دما را در شکل 4 نشان می دهد .
دما (ht)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی دما (ht) کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
3 | کادر بررسی لبه های مجموعه داده Plot را پاک کنید . |
شفافیت 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Temperature (ht) را گسترش دهید . |
2 | روی Surface کلیک راست کرده و Transparency را انتخاب کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای شفافیت ، بخش شفافیت را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن شفافیت ، 0.2 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن فرنل انتقال ، 0.5 را تایپ کنید . |
6 | در نوار ابزار دما (ht) ، روی  Plot کلیک کنید . |
7 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
در نهایت جابجایی را رسم کنید ( شکل 6 ).
جابه جایی
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 3D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، Displacement را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
سطح 1
1 | روی Displacement کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Solid Mechanics>Displacement>solid.disp – Displacement magnitude – m را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Expression را پیدا کنید . از لیست واحد ، mm را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره ای Color Table ، Rainbow>SpectrumLight را در درخت انتخاب کنید. |
6 | روی OK کلیک کنید . |
7 | در نوار ابزار Displacement ، روی  Plot کلیک کنید . |
8 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
