آموزش کامسول comsol رشته مکانیک
آموزش کامسول comsol رشته مکانیک در سناریوی برهمکنش سیال-ساختار (FSI)، سیال می تواند بر ساختار، سازه می تواند بر جریان سیال یا هر دو اثر بگذارد. هنگام مدل‌سازی دستگاهی که به FSI متکی است، ممکن است بخواهید یکی از این گزینه‌ها، ترکیبی یا هر سه را شبیه‌سازی کنید. کوپلینگ چندفیزیکی برهمکنش سیال-ساختار در نرم افزار COMSOL پیاده سازی FSI را در تحلیل های شما آسان می کند. در این پست وبلاگ، جریان از طریق یک شیر چک توپ را برای جهت‌ها و فشارهای مختلف جریان مطالعه می‌کنیم.
یک مثال ساده از اندرکنش سیال-ساختار
شیرهای چک، شیرهای ساده و دو درگاهی هستند که در آنها سیال در یک جهت جریان می یابد و از جهت دیگر خارج می شود و جریان برگشتی ندارد. دریچه چک توپ نوعی شیر چک است که در آن از یک توپ در داخل شیر برای جلوگیری از جریان برگشتی استفاده می شود. اگر تا به حال از پمپ هوای دستی برای چرخ دوچرخه یا بسکتبال استفاده کرده باشید، احتمالاً از شیر چک توپ استفاده کرده اید. اسپیگوت‌های کوچک برای پخش‌کننده‌های مایع و ژل، مانند ضدعفونی‌کننده دست، به‌عنوان دریچه‌های چک توپی نیز عمل می‌کنند. طراحی و کاربرد شیرهای چک توپی متفاوت است. برای برخی از تغییرات، توپ در شیر غیر متصل است، در حالی که برای برخی دیگر، توپ توسط مکانیزم فنری کمک می کند. وجه مشترک این دستگاه ها در بیشتر موارد هزینه ارزان، اندازه کوچک و ساخت و ساخت ساده آنهاست.
آموزش کامسول آموزش کامسول comsol رشته مکانیک
دریچه چک توپ نیز به طور اتفاقی یک نمونه گویا از اندرکنش سیال-ساختار است. بیایید نگاهی به مدل آموزشی Ball Check Valve بیندازیم تا مزایای کوپلینگ چندفیزیکی برهمکنش سیالات در نرم افزار را نشان دهیم.
شبیه سازی FSI در یک شیر چک توپ با نرم افزار
در این مدل، FSI با یک تماس مکانیکی ترکیب شده است تا بسته شدن یک شیر چک توپ فنری را شبیه‌سازی کند.
مدل شیر چک توپ یک مشکل تماس ساختاری است که در آن یک سیال احاطه شده و روی قطعات جامد (محفظه شیر و توپ) اثر می‌گذارد. مدل‌سازی موقعیتی مانند این، که در آن دو جسم که در تماس قرار می‌گیرند مسیر جریان را کاملاً می‌بندند، به‌ویژه چالش برانگیز است. هنگامی که شیر بسته می شود، توپولوژی تغییر می کند به طوری که یک حوزه سیال به دو حوزه مجزا تقسیم می شود.
نحوه کار با آن در این مدل با افزودن یک افست کوچک به سطوح تماس است، به طوری که همیشه یک کانال جریان کوچک باقی مانده است، حتی زمانی که تماس برقرار شده است. به این ترتیب از تغییر توپولوژی جلوگیری می شود. با این حال، شار حاصل ناچیز است و افت فشار در فاصله بسیار کوتاهی رخ می دهد.
شما می توانید جریان سیال در شیر را تحت دو سناریو شبیه سازی کنید:
عملکردی، که در آن نیروی سیال وارد بر توپ، دریچه را در فشار باز شدن باز می کند
معکوس، که در آن توپ، تحت فشار معکوس، با یک حلقه O تماس پیدا می کند و جریان برگشت را متوقف می کند
ماژول مکانیک سازه و ماژول MEMS، افزونه‌ها، شامل یک جفت از پیش تعریف‌شده برای شبیه‌سازی تعامل سیال-ساختار است. کوپلینگ چندفیزیکی برهمکنش سیال-ساختار، تمام معادلات اضافی را که باید برای مسائل FSI در نظر گرفته شوند، تنظیم می کند.
آموزش comsol رشته مکانیک
از آنجایی که شکل شکاف بین توپ و حلقه اورینگ در طول شبیه سازی بسیار تغییر می کند، همانطور که در انیمیشن بالا نشان داده شده است، برای حفظ کیفیت خوب عناصر مش، مش بندی مجدد ضروری است. مدل آموزشی یک روش مش بندی مجدد را نشان می دهد که می تواند برای حل دقیق دامنه سیال بین توپ و حلقه استفاده شود. در این باره آموزش کامسول comsol رشته برق مطالعه کنید.
بررسی جریان در شیر چک توپ
پس از اجرای تجزیه و تحلیل کوپل شده، می توانید رفتار شیر چک توپ را بررسی کنید. اول، عملکرد شیر وجود دارد که از جریان برگشتی در مورد جریان معکوس جلوگیری می کند و اجازه می دهد جریان در حالت عملکردی جریان داشته باشد. در نتایج زیر می توانید فشار سیال در شیر را در هر دو شرایط عملکردی و جریان معکوس مشاهده کنید. شما همچنین می‌توانید تنش را در جامدات ارزیابی کنید. پس از تأیید عملکرد شیر توپی مطابق انتظار، می‌توانید عملکرد شیر را بررسی کرده و از نتایج برای ملاحظات طراحی استفاده کنید. سرعت سیال یک مشخصه مهم دریچه چک توپ است. شما می توانید نحوه حرکت جریان از طریق شیر را مشاهده کنید، حداکثر سرعت را محاسبه کنید و از سرعت متوسط در خروجی برای تعیین حداکثر سرعت جریان در شیر استفاده کنید. علاوه بر این، می توانید منحنی عملکرد شیر را با رسم فشار به عنوان تابعی از نرخ جریان مشاهده کنید.
