 |
گرمایش ویسکوز در دمپر سیال
معرفی
میراگرهای سیال در دستگاه های نظامی برای جداسازی ضربه و در سازه های شهری برای سرکوب لرزش های ناشی از زلزله و ارتعاشات ناشی از باد، در میان بسیاری از کاربردهای دیگر استفاده می شوند. دمپرهای سیال با اتلاف انرژی مکانیکی به گرما کار می کنند ( مرجع 1 ). این مثال پدیده گرمایش چسبناک و در نتیجه افزایش دما را در دمپر سیال نشان می دهد. گرمایش ویسکوز در دستگاه‌های ریز جریان نیز مهم است، جایی که سطح مقطع کوچک و طول زیاد دستگاه می‌تواند گرمای قابل‌توجهی ایجاد کند و در نتیجه بر جریان سیال تأثیر بگذارد ( مرجع 2 ).
تعریف مدل
عناصر ساختاری یک دمپر سیال نسبتاً کم هستند. شکل 1 شماتیکی از دمپر سیال مدل شده در اینجا را با اجزای اصلی آن نشان می دهد: محفظه سیلندر دمپر، میله پیستون، سر پیستون و سیال چسبناک در محفظه. یک فضای حلقوی کوچک بین سر پیستون و دیواره داخلی محفظه سیلندر وجود دارد. این به عنوان یک کانال موثر برای سیال عمل می کند. همانطور که سر پیستون در داخل سیلندر دمپر به جلو و عقب حرکت می کند، سیال مجبور می شود از کانال حلقوی با سرعت برش زیاد عبور کند که منجر به تولید گرمای قابل توجهی می شود. گرما در دو جهت محوری و شعاعی منتقل می شود. در جهت شعاعی، گرما از طریق دیوار خانه سیلندر هدایت می شود و به هوای خارج از دمپر منتقل می شود که با استفاده از قانون خنک کننده همرفتی نیوتن مدل سازی شده است.
شکل 1: طرحی از یک دمپر سیال معمولی با اجزای اصلی آن.
شما از ماهیت متقارن محوری دمپر سیال استفاده می کنید و آن را در هندسه متقارن محوری دوبعدی همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، مدل می کنید . ابعاد هندسی و سایر پارامترهای دمپر مطابق Ref. 1 برای نشان دادن دمپر کوچکتر، 15 کیپ که به طور تجربی در آن مطالعه شده است. بنابراین، قطر سر پیستون 8.37 سانتی متر، قطر میله پیستون 2.83 سانتی متر و ضخامت شکاف حدود 1/100 قطر سر پیستون است. دمپر دارای حداکثر کورس U 0 از 0.1524 متر است. قطعات جامد دمپر از فولاد و سیال میرایی روغن سیلیکون است.
شکل 2: هندسه و مش. دامنه ها (از چپ به راست) نشان دهنده: میله پیستون، سر پیستون و فضای سیال میرایی و دیواره بیرونی دمپر هستند.
جریان سیال
جریان سیال در دمپر سیال با معادلات تراکم ناپذیر ناویر-استوکس توصیف می شود که میدان سرعت u = ( u , w ) و فشار p را حل می کند :
چگالی مستقل از دما در نظر گرفته می شود، در حالی که وابستگی به دمای ویسکوزیته سیال به صورت زیر در نظر گرفته می شود:
(1)
از خواص ماده مرجع روغن سیلیکون استفاده می شود.
هیچ شرایط مرزی دیوار لغزش برای هر دو انتهای سیلندر دمپر و در دیوار داخلی خانه سیلندر دمپر اعمال نمی شود. یک دیوار متحرک / لغزنده با سرعت داده شده بر روی مرزهای سر پیستون و روی میله پیستون اعمال می شود.
انتقال حرارت مزدوج
انتقال حرارت مزدوج هم در حوزه سیال و هم در دیوار خانه سیلندر دمپر حل می‌شود: انتقال حرارت از طریق جابجایی و رسانش در حوزه سیال، انتقال گرما توسط هدایت فقط در حوزه جامد، و میدان دما بین سیال و جامد پیوسته است. دامنه ها در حوزه سیال، اتلاف ویسکوز فعال می شود:
که در آن عبارت دوم در سمت راست منبع گرما از اتلاف ویسکوز را نشان می دهد. از این رو، مشکل یک مشکل برهمکنش سیال- حرارتی کاملاً جفت شده است.
در حوزه جامد دیوار خانه سیلندر، این معادله به معادله انتقال حرارت رسانا بدون هیچ منبع گرمایی کاهش می‌یابد.
شرایط مرزی شار حرارتی بر اساس قانون سرمایش نیوتن بر روی مرزهای بیرونی دیوار خانه سیلندر اعمال می شود. میدان دما بین حوزه سیال و جامد پیوسته است. انتهای دمپر متصل به سازه های بیرون در دمای ثابت نگه داشته می شود.
حرکت سر پیستون به صورت نوسانات هارمونیک با دامنه و فرکانس داده شده، z = a sin ( 2 π f t ) ارائه می شود ، سر پیستون شبیه سازی را در موقعیت وسط خود شروع می کند. حرکت با استفاده از مش تغییر شکل یافته لاگرانژی-اولیری دلخواه (ALE) مدل سازی شده است. روش ALE دینامیک هندسه تغییر شکل و مرزهای متحرک را با یک شبکه متحرک کنترل می کند. معادلات ناویر-استوکس برای جریان سیال و معادلات گرما برای تغییرات دما در این مختصات متحرک فرموله شده است.
نتایج و بحث
بارگذاری مدل شده دارای دامنه 0.127 متر و فرکانس تحریک 0.4 هرتز است. این نشان دهنده آزمایش بارگذاری طولانی مدت است که در Ref. 1 . مدت زمان بارگذاری 40 ثانیه است.
توجه داشته باشید که نتایج شبیه‌سازی دما بر حسب درجه فارنهایت برای مقایسه آسان‌تر با اندازه‌گیری‌های تجربی ارائه می‌شود.
شکل 3 میدان دما را در دمپر در پایان بارگذاری نشان می دهد. همچنین یک پیکربندی ساده معمولی برای جریان القا شده در سیال میرایی را نشان می دهد.
شکل 3: میدان دما در دمپر در پایان شبیه سازی.
شکل 4 دمای دیواره داخلی دمپر را در موقعیت انتهای ضربه نشان می دهد z = U 0 . این مربوط به موقعیت پروب داخلی تحت آزمایش های انجام شده در Ref. 1 . نتایج شبیه‌سازی تطابق بسیار خوبی با اندازه‌گیری‌های تجربی نشان می‌دهد (شکل 9 را در مرجع 1 ببینید ).
شکل 4: دما در موقعیت پروب.
شکل 5 تغییرات دما را در امتداد دیواره داخلی دمپر پس از 10 ثانیه و 40 ثانیه بارگذاری نشان می دهد. این به وضوح نشان می دهد که درجه حرارت در موقعیت کاوشگر حداکثر دمای داخل دمپر را نشان نمی دهد. این از نتیجه گیری در Ref. 1 ، که در آن انتخاب موقعیت کاوشگر با ساخت پوسته بیرونی دمپر محدود شد. شکل 5 همچنین نشان می دهد که دمای نزدیک به مرکز دمپرپس از چند دوره بارگذاری حدود 100 درجه افزایش می یابد.
شکل 5: دمای دیواره داخلی دمپر. موقعیت پروب با z ⁄ U 0 = 1 مطابقت دارد .
نکاتی درباره پیاده سازی COMSOL
شما دامنه محاسباتی را به چندین قسمت تجزیه می‌کنید و دامنه‌ها را با مش‌های نگاشت شده مش می‌کنید تا فضای حلقوی بسیار نازک را حل کنید. برای مش متحرک، جابجایی مش را در هر حوزه تجویز می کنید به طوری که هم ترازی آنها بدون تغییر باقی می ماند با جابجایی صفر در بالا و پایین محفظه سیلندر دمپر که به مهر و موم با عملکرد بالا وصل می شود، و جابجایی برابر با جابجایی سر پیستون برای دامنه ای که با سر پیستون ردیف شده است استفاده می شود. این با تعیین میدان جابجایی مش به عنوان یک تابع خطی از مختصات قاب مش تغییر شکل یافته و مختصات قاب مرجع (مواد) به دست می آید.
مواد فولادی مورد نیاز برای قطعات جامد دمپر در کتابخانه مواد داخلی موجود است. شما یک ماده تعریف شده توسط کاربر برای روغن سیلیکون ایجاد می کنید. چنین سیالات میرایی معمولاً با چگالی، ویسکوزیته سینماتیکی در دمای 25 درجه سانتیگراد و به اصطلاح ضریب دمای ویسکوزیته ، VTC = 1- ( ویسکوزیته در 98.9 درجه سانتیگراد) / (ویسکوزیته در 37.8 درجه سانتیگراد) مشخص می شوند. با استفاده از این پارامتر، همبستگی خطی را برای ویسکوزیته دینامیکی که در رابطه 1 ارائه شده است ایجاد می کنید .
منابع
1. CJ Black and N. Makris، “گرمایش چسبناک دمپرهای سیال تحت حرکات دامنه کوچک و بزرگ: مطالعات تجربی و مدلسازی پارامتری”، J. Eng. مکانیک. ، جلد 133، صفحات 566-577، 2007.
2. GL Morini، “گرمایش چسبناک در جریان مایع در میکرو کانال”، بین المللی. J. انتقال جرم حرارتی ، جلد. 48، صفحات 3637-3647، 2005.
مسیر کتابخانه برنامه: CFD_Module/Nonisothermal_Flow /fluid_damper
دستورالعمل های مدل سازی
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  2D Axismetric کلیک کنید . |
2 | در درخت Select Physics ، Heat Transfer>Conjugate Heat Transfer>Liminar Flow را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
5 | در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Time Dependent 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 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل fluid_damper_parameters.txt دوبار کلیک کنید . |
جابجایی پیستون
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Functions کلیک کنید و Global>Analytic را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تحلیل ، قسمت تعریف را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، a0*sin(2*pi*f*t) را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن Arguments ، t را تایپ کنید . |
5 | قسمت Units را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
بحث و جدل | واحد |
تی | س |
6 | در قسمت متن تابع ، m را تایپ کنید . |
7 | قسمت Plot Parameters را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
بحث و جدل | حد پایین | حد بالا | واحد |
تی | 0 | 40 | س |
8 |  روی Plot کلیک کنید . |
9 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
10 | در قسمت متن نام تابع ، zp را تایپ کنید . |
11 | در قسمت نوشتار Label ، Piston Displacement را تایپ کنید . |
تعاریف
متغیرهای 1
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  متغیرها کلیک کنید و متغیرهای محلی را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، بخش متغیرها را پیدا کنید . |
3 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل fluid_damper_variables.txt دوبار کلیک کنید . |
هندسه 1
مستطیل 1 (r1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، Dr/2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 2*Ld را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، -Ld را تایپ کنید . |
مستطیل 2 (r2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، Dp/2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 2*Ld را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، -Ld را تایپ کنید . |
مستطیل 3 (r3)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، Dd/2-Hw را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 2*Ld را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، -Ld را تایپ کنید . |
مستطیل 4 (r4)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، Dd/2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 2*Ld را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، -Ld را تایپ کنید . |
مستطیل 5 (r5)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Rectangle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Width ، Dd/2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، 2*Lp را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، -Lp را تایپ کنید . |
6 | در نوار ابزار Geometry ، روی  ساختن همه کلیک کنید . |
7 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
هندسه مدل اکنون کامل شده است.
جریان آرام (SPF)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Laminar Flow (spf) کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه های 4 و 6-9 را انتخاب کنید. |
انتقال حرارت در جامدات و سیالات (HT)
مایع 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Heat Transfer in Solids and Fluids (ht) روی Fluid 1 کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه های 4 و 6-9 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات سیال ، قسمت Thermodynamics, Fluid را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع سیال ، گاز/مایع را انتخاب کنید . |
5 | از لیست γ ، User defined را انتخاب 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، Built-in>Steel AISI 4340 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
در مراحل زیر، یک ماده جدید برای مایع میرایی ایجاد می کنید، روغن سیلیکون .
روغن سیلیکون
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Materials راست کلیک کرده و Blank Material را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، روغن سیلیکون را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | فقط دامنه های 4 و 6-9 را انتخاب کنید. |
4 | در پنجره Model Builder ، گره Component 1 (comp1)>Materials>Silicone Oil (mat2) را گسترش دهید ، سپس روی Basic (def) کلیک کنید . |
5 | در پنجره تنظیمات برای Basic ، بخش ورودی مدل را پیدا کنید . |
6 |  روی Select Quantity کلیک کنید . |
7 | در کادر محاوره‌ای Physical Quantity ، دما را در قسمت متن تایپ کنید. |
8 |  روی Filter کلیک کنید . |
9 | در درخت، General>Temperature (K) را انتخاب کنید . |
10 | روی OK کلیک کنید . |
11 | در پنجره تنظیمات برای Basic ، بخش Local Properties را پیدا کنید . |
12 | در جدول Local properties تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | واحد | شرح |
not_25C | 0.0125 [m^2/s] | m²/s | |
VTC | 0.6 [1] |
13 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Materials روی روغن سیلیکون (mat2) کلیک کنید . |
14 | در پنجره تنظیمات برای Material ، قسمت Material Contents را پیدا کنید . |
15 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
ویژگی | متغیر | ارزش | واحد | گروه اموال |
ظرفیت گرمایی در فشار ثابت | Cp | 2e3 | J/(kg·K) | پایه ای |
تراکم | rho | 950 | کیلوگرم بر متر مکعب | پایه ای |
رسانایی گرمایی | k_iso ; kii = k_iso، kij = 0 | 22.5 | W/(m·K) | پایه ای |
ویسکوزیته دینامیکی | که در | nu_25C*rho*(1-VTC*(T-311[K])/(61[K])))/(1+VTC*0.2107) | پس | پایه ای |
انتقال حرارت در جامدات و سیالات (HT)
مقادیر اولیه 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Heat Transfer in Solids and Fluids (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 ، T0 را تایپ کنید . |
دما 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Temperature را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 2، 7، 9، 14، 16، 21، 23 و 28 را انتخاب کنید. اینها مرزهای بالایی و پایینی سیلندر هستند. |
3 | در پنجره تنظیمات دما ، قسمت دما را بیابید . |
4 | در قسمت متنی T 0 ، T0 را تایپ کنید . |
شار حرارتی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Heat Flux را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 29–31 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 | در قسمت متن h ، hwall را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن T ، T0 را تایپ کنید . |
جریان آرام (SPF)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Laminar Flow (spf) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جریان آرام بخش Physical Model را پیدا کنید . |
3 | از لیست تراکم پذیری ، جریان غیر فشرده را انتخاب کنید . |
از آنجایی که دمپر یک ظرف بسته است، باید سطح فشار داخل آن را مشخص کنید. برای دستیابی به آن، از محدودیت نقطه به صورت زیر استفاده کنید.
محدودیت نقطه فشار 1
1 | در نوار ابزار فیزیک ، روی  Points کلیک کنید و محدودیت نقطه فشار را انتخاب کنید . |
2 | فقط نقطه 12 را انتخاب کنید. |
دیوار 2
1 | در نوار ابزار فیزیک ، روی  Boundaries کلیک کنید و دیوار را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 22، 24 و 26 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات دیوار ، برای گسترش بخش جنبش دیوار ، کلیک کنید . |
4 | از لیست سرعت ترجمه ، دستی را انتخاب کنید . |
جزء 1 (COMP1)
تغییر شکل تجویز شده 1
1 | در نوار ابزار Definitions ، روی  Moving Mesh کلیک کنید و Domains> Prescribed Deformation را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تغییر شکل تجویز شده ، بخش تغییر شکل تجویز شده را پیدا کنید . |
3 | بردار dx را به صورت مشخص کنید |
0 | آر |
zp(t) | ز |
4 | فقط دامنه های 2، 5، 8 و 11 را انتخاب کنید. |
تغییر شکل تجویز شده 2
1 | در نوار ابزار Definitions ، روی  Moving Mesh کلیک کنید و Domains> Prescribed Deformation را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تغییر شکل تجویز شده ، بخش تغییر شکل تجویز شده را پیدا کنید . |
3 | بردار dx را به صورت مشخص کنید |
0 | آر |
شر 1 | ز |
4 | فقط دامنه های 1، 4، 7 و 10 را انتخاب کنید. |
تغییر شکل تجویز شده 3
1 | در نوار ابزار Definitions ، روی  Moving Mesh کلیک کنید و Domains> Prescribed Deformation را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تغییر شکل تجویز شده ، بخش تغییر شکل تجویز شده را پیدا کنید . |
3 | بردار dx را به صورت مشخص کنید |
0 | آر |
zlin2 | ز |
4 | فقط دامنه های 3، 6، 9 و 12 را انتخاب کنید. |
مش 1
نقشه برداری 1
در نوار ابزار Mesh ، روی Mapped کلیک کنید .
Mapped کلیک کنید .توزیع 1
1 | روی Mapped 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 23، 25، 27 و 28 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع توزیع ، از پیش تعریف شده را انتخاب کنید . |
5 | در فیلد متنی Number of elements ، 4 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن نسبت عنصر ، 4 را تایپ کنید . |
7 | از لیست نرخ رشد ، نمایی را انتخاب کنید . |
8 | تیک Reverse direction را انتخاب کنید . |
توزیع 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Mapped 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 1، 5، 8، 12، 15، 19، 22، 26، 29 و 31 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع توزیع ، از پیش تعریف شده را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی Number of Elements عدد 32 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن نسبت عنصر ، 8 را تایپ کنید . |
7 | از لیست نرخ رشد ، نمایی را انتخاب کنید . |
8 | چک باکس توزیع متقارن را انتخاب کنید . |
توزیع 3
1 | روی Mapped 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 9، 11، 13 و 14 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع توزیع ، از پیش تعریف شده را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی Number of element ، عدد 30 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن نسبت عنصر ، 10 را تایپ کنید . |
7 | از لیست نرخ رشد ، نمایی را انتخاب کنید . |
8 | چک باکس توزیع متقارن را انتخاب کنید . |
توزیع 4
1 | روی Mapped 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 16، 18، 20 و 21 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متنی Number of Elements عدد 8 را تایپ کنید . |
توزیع 5
1 | روی Mapped 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 3، 10، 17، 24 و 30 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش توزیع را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متنی Number of Elements عدد 32 را تایپ کنید . |
توزیع 6
1 | روی Mapped 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 2، 4، 6 و 7 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره Model Builder ، روی Mesh 1 کلیک راست کرده و Build All را انتخاب کنید . |
مش اکنون کامل شده است. باید شبیه به آنچه در شکل 2 نشان داده شده است به نظر برسد .
تعاریف
Domain Point Probe 1
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Probes کلیک کنید و Domain Point Probe را انتخاب کنید . |
در طول زمان حل، نموداری از دما در موقعیت پروب نمایش داده می شود و به روز می شود.
2 | در پنجره تنظیمات برای Domain Point Probe ، قسمت Point Selection را پیدا کنید . |
3 | در ردیف مختصات ، r را روی Dd/2-Hw تنظیم کنید . |
4 | در ردیف مختصات ، z را روی U0 تنظیم کنید . |
عبارت Point Probe 1 (ppb1)
1 | در پنجره Model Builder ، گره Domain Point Probe 1 را گسترش دهید ، سپس روی Point Probe Expression 1 (ppb1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به Point Probe Expression ، در قسمت متن نام متغیر temppr را تایپ کنید . |
3 | قسمت Expression را پیدا کنید . از لیست جدول و واحد نمودار ، degF را انتخاب کنید . |
مطالعه 1
مرحله 1: وابسته به زمان
شبیه سازی زمانی شروع می شود که پیستون در پایین ترین موقعیت مطابق با شرایط اولیه جریان ثابت باشد. علاوه بر این، برای به دست آوردن نمودار بهتری از سرعت، نمونه برداری دقیق تری در آخرین چرخه تعریف می شود.
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش مطالعه 1 ، روی Step 1: Time Dependent کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی زمان خروجی ، range(0,tstep,(ncycle-1)/f) range((ncycle-1)/f,tstep/2,tmax) را تایپ کنید . |
4 | برای گسترش بخش Results while Solving کلیک کنید . از لیست Update at ، Times saved in output را انتخاب کنید . |
5 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
دما، سه بعدی (ht)
برای مقایسه آسان تر با اندازه گیری های تجربی، واحد نتایج دما را به درجه فارنهایت تغییر دهید.
سطح
1 | در پنجره Model Builder ، گره Temperature, 3D (ht) را گسترش دهید ، سپس روی Surface کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد ، degF را انتخاب کنید . |
برای ایجاد نمودار میدان دما و خطوط جریان در دمپر، نمودار پیش فرض را اصلاح کنید. نمودار باید مشابه آنچه در شکل 3 نشان داده شده است ظاهر شود . با ایجاد مجموعه داده های Cut Plane اضافی برای رسم خطوط جریان شروع کنید.
برش هواپیما 1
1 | در نوار ابزار نتایج ، بر روی  Cut Plane کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Cut Plane ، قسمت Plane Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع هواپیما ، General را انتخاب کنید . |
4 | از لیست روش ورود هواپیما ، نقطه و بردار عادی را انتخاب کنید . |
5 | زیربخش Normal vector را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 1 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن z ، 0 را تایپ کنید . |
7 |  روی Plot کلیک کنید تا جهت صفحه برش را تجسم کنید. |
برش هواپیما 2
1 | بر روی Cut Plane 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Cut Plane ، قسمت Plane Data را پیدا کنید . |
3 | زیربخش Normal vector را پیدا کنید . در قسمت متن y ، 1 را تایپ کنید . |
4 |  روی Plot کلیک کنید . |
خطوط جریان دما و سرعت
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی دما، 3D (ht) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، Temperature and Velocity Streamlines را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
ساده‌سازی سطح 1
1 | در نوار ابزار Temperature and Velocity Streamlines ، روی  More Plots کلیک کنید و Streamline Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Streamline Surface ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Cut Plane 1 را انتخاب کنید . |
4 | از لیست پارامترهای راه حل ، از والدین را انتخاب کنید . |
5 | روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Laminar Flow>Velocity and Press>u,v,w – فیلد سرعت (قاب فضایی ) را انتخاب کنید . |
6 | بخش Streamline Positioning را پیدا کنید . از لیست موقعیت یابی ، چگالی یکنواخت را انتخاب کنید . |
7 | در قسمت متنی Separating distance ، 0.025 را تایپ کنید . |
8 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . زیربخش Point style را پیدا کنید . از لیست رنگ ، سیاه را انتخاب کنید . |
ساده‌سازی سطح ۲
1 | روی Streamline Surface 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Streamline Surface ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Cut Plane 2 را انتخاب کنید . |
4 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
5 | در نوار ابزار Temperature and Velocity Streamlines ، روی  Plot کلیک کنید . |
دمای دیواره داخلی در موقعیت پایان ضربه
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی Probe Plot Group 6 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، دمای دیوار داخلی را در موقعیت انتهایی در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Legend را پیدا کنید . تیک Show legends را پاک کنید . |
این نمودار تغییرات دما را در موقعیت پروب در طول دوره بارگذاری کامل نشان می دهد، باید شبیه به آنچه در شکل 4 نشان داده شده است به نظر برسد .
دما در امتداد دیوار داخلی
اکنون نموداری را تنظیم کنید که توزیع دما را در امتداد دیواره داخلی دمپر در زمان های 10 و 40 ثانیه نشان می دهد، باید مانند شکل 5 باشد .
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، دما در امتداد دیوار داخلی را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
نمودار خطی 1
1 | روی Temperature Along Inner Wall کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، z/U0 را تایپ کنید . |
4 | قسمت x-Axis Data را پیدا کنید . از لیست Parameter ، Expression را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت Expression text، T را تایپ کنید . |
6 | از لیست واحد ، degF را انتخاب کنید . |
7 | فقط مرزهای 22، 24 و 26 را انتخاب کنید. |
8 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
دما در امتداد دیوار داخلی
1 | در پنجره Model Builder ، روی Temperature Along Inner Wall کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . |
3 | از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن عنوان ، Temperature را در امتداد دیوار داخلی تایپ کنید . |
5 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . |
6 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در فیلد متن مرتبط، ارتفاع ابعادی (1) را تایپ کنید . |
7 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست انتخاب زمان ، از لیست را انتخاب کنید . |
8 | در لیست Times (s) 10 و 40 را انتخاب کنید . |
9 | در نوار ابزار دما در امتداد دیوار داخلی ، روی  Plot کلیک کنید . |
میانگین سطح 1
در نهایت سرعت متوسط درون دمپر را در آخرین سیکل رسم کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>Derived Values را گسترش دهید . |
2 | روی Results>Derived Values کلیک راست کرده و Average>Surface Average را انتخاب کنید . |
3 | فقط دامنه های 4 و 6-9 را انتخاب کنید. |
4 | در پنجره تنظیمات برای میانگین سطح ، بخش داده را پیدا کنید . |
5 | از لیست انتخاب زمان ، از لیست را انتخاب کنید . |
6 | در لیست Times (s) ، 38.75 ، 38.875 ، 39 ، 39.125 ، 39.25 ، 39.375 ، 39.5 ، 39.625 ، 39.75 ، 39.875 ، و 40 را انتخاب کنید . |
7 | قسمت Expressions را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
spf.U | ام‌اس | قدر سرعت |
8 |  روی ارزیابی کلیک کنید . |
سرعت متوسط در آخرین چرخه
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  1D Plot Group کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، سرعت متوسط در طول آخرین چرخه را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن عنوان ، Temperature را در امتداد دیوار داخلی تایپ کنید . |
نمودار جدول 1
1 | روی Average Velocity Over Last Cycle کلیک راست کرده و Table Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار جدول ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست جدول ، جدول 2 را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Average Velocity Over Last Cycle ، روی  Plot کلیک کنید . |
