چای از محبوب‌ترین نوشیدنی‌های ایرانیان بشمار می‌رود. حتما شما نیز با من موافقید که نوشیدن یک فنجان چای در دل طبیعت و هوای بارانی لذت وصف ناپذیری دارد. تعجب نکنید! شما در سایت آکادمی نرم‌افزارهای مکانیک قرار دارید. شاید شما نیز مانند من از علاقمندان تحلیل پدیده‌های روزمره در آباکوس باشید. لذت دیدن نتایج یک پدیده واقعی و ملموس در یک نرم‌افزار بسیار گرانقیمت تحلیلی، برای من وصف ناپذیر است. آیا تاکنون سعی کرده‌اید مسائل پیچیده علمی را که آموخته‌اید در پدیده‌های ساده روزانه جستجو کنید؟ انتقال حرارت از جمله علومی است که علی‌رغم روابط پیچیده ریاضی در سطح آکادمیک، نفوذ و سابقه‌ای گسترده در زندگی بشر دارد. قصد داریم تا به دور از هیاهوی صنعتی و مثال‌های کاربردی حوزه صنعت، بحث انتقال حرارت را در قالبی نو و با رویکردی روزمره به شما آموزش دهیم. با ما همراه باشید تا به تحلیل یک قوری چای از نقطه نظر انتقال حرارت در Abaqus بپردازیم.
صورت مسئله تحلیل انتقال حرارت در قوری چای
قصد داریم به تحلیل انتقال حرارت در یک قوری چای بپردازیم. از آنجایی که هدفمان تنها آنالیز حرارتی است، خواص مکانیکی در خصوص جنس قوری اهمیتی ندارد و تنها پارامترهای دمایی کارساز خواهند بود. با توجه به پیچیدگی در هندسه مدل، ابتدا فایل cae مسئله را دانلود کرده و در آباکوس فراخوانی کنید. فراموش نکنید در این نوع از تحلیل، دما تنها درجه آزادی فعال خواهد بود.
- ◄ حوزه کاربرد: مهندسی مکانیک، مهندسی شیمی
- ◄ اطلاعات بیشتر: Simuleon.com و www.3ds.com
- ◄ تذکر: دانلود فایل CAE پروژه آنالیز حرارتی قوری چای توسط آباکوس (فایل مدل هندسی قوری چای) از لینک زیر:
حل مسئله آنالیز حرارتی قوری چای توسط آباکوس
در ابتدا فایل cae مسئله حاوی مدل هندسی قوری و درب آن را دانلود نمایید. با فراخوانی فایل در آباکوس، می‌توانید بدون ایجاد تغییرات خاص، به ماژول Property وارد شوید. در این بخش قادر خواهید بود دو تحلیل مجزا ایجاد کنید، می‌توانید جنس درب و بدنه قوری را از فولاد (یا در اصطلاح عامیانه استیل) و یا هر دو را از چینی در نظر بگیرید. از این‌رو خواص مکانیکی و حرارتی هر دو ماده را در جدول زیر برای شما قرار داده‌ایم. مراحل حل را با لحاظ کردن جنس فولادی ادامه دهید.
| Porcelain | Steel | Material |
|---|---|---|
| 0.0015 W/mm/C | 0.015 W/mm/C | Conductivity |
| 1070000 J/ton/C | 420000 J/ton/C | Specific Heat |
| 2.4E-9 ton/mm3 | 8E-9 ton/mm3 | Density |
در ادامه نیز، دو مقطع از جنس Solid همگن تعریف کرده و به بدنه و درب قوری اختصاص دهید.
به محیط Assembly رفته و هر دو قطعه را در جای صحیح نسبت به یکدیگر مونتاژ نمایید. اگر از فایل cae مذکور استفاده کرده‌اید، نیازی به اعمال تغییرات در مدل ندارید.
سپس به ماژول Step رفته و دو گام حل از نوع Heat Transfer ایجاد کنید. در گام اول، نحوه حل را حالت پایا (Steady-State) با بازه زمانی 1s در نظر بگیرید.
در گام دوم، نوع حل را بر روی حالت گذار (Transient) قرار داده و 600s را بعنوان زمان حل در نظر بگیرید. برای تعریف بیشینه و کمینه گام‌های حل نیز از الگوی تصویری زیر استفاده نمایید.
در Field Output نیز اطمینان حاصل کنید گزینه NT یا دما در هر گره انتخاب شده باشد. در ادامه به ماژول Mesh رفته و با المان‌هایی از نوع DC3D10 و اندازه شبکه 3، به مش‌زنی درب و بدنه قوری بپردازید.
سپس، به محیط Interaction وارد شوید. با هدف تعریف هدایت حرارتی بین بدنه و درب قوری، در گام اول به تعریف یک رفتار تماسی از نوع Surface to Surface با ویژگی‌های زیر بپردازید.
در ادامه، رفتاری از نوع Film Condition با مشخصات زیر تعریف کرده و از سطح خارجی مجموعه بعنوان ناحیه موردنظر استفاده نمایید.
با هدف تعریف انتقال حرارت تابشی از سطح خارجی مجموعه، یک رفتار تماسی از نوع Surface Radiation با مشخصات زیر ایجاد کنید:
تذکر: با توجه به رابطه غیرخطی تابش با دما، لازم است که از دمای مطلق برای محاسبات استفاده شود. از آنجایی که تمامی دماهای وارد شده بر حسب درجه سلسیوس لحاظ شده، از مسیر Model → Edit Attributes → Model Teapot مانند تصویر زیر، مقادیر دمای مطلق و ثابت استفان – بولتزمن را وارد نمایید.
به محیط Load وارد شده و در گام نخست با استفاده از تعریف شرط مرزی، دمای مایع درون قوری را به میزان 95 درجه سلسیوس (در گام Steady State ) در نظر بگیرید.
سپس شرط مرزی فوق را مطابق تصویر زیر در مرحله Transient اصلاح کنید.
در گام بعد، بر روی Create Predefined Field کلیک کرده و با انتخاب Initial Step، دمای 20 درجه سلسیوس را به مجموعه اختصاص دهید.
با اتمام مراحل فوق، می‌توانید مسئله را برای حل به ماژول Job ارسال کنید. تصاویر زیر، کانتور دمایی مجموعه را نشان میدهد.
انیمیشن کانتور دمایی قوری چای
تذکر : تصویر متحرک زیر کانتور دمایی قوری چای در طی فرآیند سرد شدن را نشان میدهد.
انیمیشن اول انتقال حرارت بیرونی قوری چای و انیمیشن دوم انتقال حرارت درونی قوری چای را در “تحلیل انتقال حرارت قوری چای توسط ABAQUS” نشان میدهد.
تجربیات خود از این تحلیل را با ما در میان بگذارید.
باسلام وخسته نباشید
من در یک پرژه تحلیل حرارت چند قطعه باجنس های مختلف دارم مثلا فولاد وآلومینیوم وفایبرگلاس بعد از اسمبل کردن ،در محیط اینترکشن برای ایجاد تماس حرارت هدایتی از چه قیدی استفاده کنم .خودم در قسمت creat intraction> نوع تماس surface to surface را انتخاب کردم ودرقسمت contact interaction property>گزینه thermal conduction را انتخاب میکنم ولی نمیدونم چه مقداری درconductance وارد کنم هدایت حرارتی هر ماده در قسمت پراپرتی وارد شده اینجا چه عددی بایدوارد شود.
در ضمن conduction راجستجو میکنم همین مثال قوری پیدامیشه ومثال دیگه پیدا نمیشه
ممنون میشم کمکم کنید
سلام
در این خصوص میتونید documentation را مطالعه کنید تا با اصول و روابط آشنا شوید
عرض سلام و ادب
میخواستم بدونم که ضریب theramal conductance در ماژول interaction بین دو ماده (مثلا شمع بتنی و خاک) چگونه می‌توان پیدا کرد و وابسته به چیست؟
با تشکر
سلام
خیلی ساده، سرچ بفرمایید پیدا میکنید:
https://en.wikipedia.org/wiki/Thermal_contact_conductance
به زبان خیلی ساده، مقاومت حرارتی موجود در بین دو قطعه در محل تماس را نشان میدهد
درود
جناب مهندس در شبیه سازی یک مخزن در محیط آتش سوزی که دمای محیط به عموان مثال 600 درجه باشد بایستی فقط انتقال حرارت تابشی در نظر بگیرم؟ و اینکه تابش از بیرون به سطح جسم گزینه to ambient را نباید فعال کرد؟ نیاز هست در شرایط مرزی چیزی تعریف بشود یا همان radiation کافیست؟
سلام
به نظر میرسه کافی باشه
برای اطمینان هم میتونید از مقاله زیر کمک بگیرید:
https://bit.ly/2I19mYa
جناب مهندس درود
سپاس بابت مقاله. من خوندم متاسفانه خیلی کلی هست. من در قسمت interaction گزینه surface radiation رو استفاده میکنم. ولی در این مدل من قرار هست مخزن من دریافت کننده تابش از محیط باشه ولی در تمام radiation ها احساس میکنم شبیه مثال قوری شما جسم به محیط ساتع میکنه. از چه روشی میتونم مخزن رو دریافت کننده انرژی تشعشعی ناشی از محیط بیرون ناشی از آتش سوزی مدل کنم؟
با سپاس فراوان
جناب مهندس درود
سپاس بابت مقاله. مطالعه کردم ولی متاسفانه بیشتر روی نتایج شبیه سازی صحبت کرده. من در مرحله شبیه سازی اشکال دارم. متاسفانه تمام آیتم های radiation به نظر تابش یا تشعشع از سطح یک جسم به سمت محیط هست شبیه مثال قوری شما. ولی در مسئله من قرار هست مخزن من انرژی تشعشعی رو جذب کنه. نمیدونم از کدوم گزینه استفاده کنم تا تشعشع رو به سمت مخزن پرتاب کنه. ممنون میشم راهنمایی کنید. سپاس فراوان
سلام
میتونید در قالب Heat Flux شار حرارتی ورودی به سطح را تعریف کنید
لطف کنید سؤالتون را فقط یکبار بپرسید
درود
ببخشید دوبار ارسال کردم. فکر کردم بار اول ارسال نشد. ممنون از راهنماییتون.
جناب مهندس درود مجدد. من heat flux رو طبق صجبت شما استفاده کردم. فقط الان صورت مسئله میگه مخزن در دمای محیط آتش سوزی 600 درجه قرار گرفته و ضریب گسیلندگی تشعشع شعله به سمت مخزن 0.9 و ضریب جذب سطح مخزن 0.8 هست. میشه لطف کنید این رو هم راهنمایی بفرمایید. البته من اگر شرایط مرزی رو 800 درجه بگذارم یعنی بیام surface مخزن رو انتخاب و دمای 800 رو اختصاص بدم و بعد heat flux برابر 0.8 به سطح اختصاص بدم دمای مخزن تا 1400 درجه در زمان 100 ثانیه میرسه که خیلی غیرمنطقی به نظر میرسه. بازم ببخشید خیلی زحمت میدم بهتون. باور کنید دو هفتس درگیرشم.سپاس
من بدون دیدن مسئله نمیتونم نظر بدم
جناب مهندس درود
ببخشید من مسئله رو خدمتتون ارسال کردم. ممنون میشم اگر راهنمایی بفرمایید. به شدت به راهنماییتون نیاز دارم. بازم جسارت منو ببخشید. سپاس بابت کمکهای بی دریغی که میفرمایید.
باور بفرمایید از روی متن و تخیل نمیتونم نظر دقیقی بدم
من که از مدل شما اطلاع ندارم تا ببینم شما به چه نحو مدل کردید؛ چه بارگذاری اعمال کردید؛ چه شرط مرزی گذاشتید
همه این موارد روی روند مدلسازی اثر داره دوست عزیز
موفق باشید
با سلام و خسته نباشید
من این مثال رو طبق روالی که نوشتید جلو رفتم ولی در حل به مشکل بر می خورم و با این ارور روبه رو میشم Too many attempts made for this increment
ممنون میشم اگر راهنمایی بفرمایید.
تشکر از سایت خوبتون
سلام
در بخش خطاهای حل در آباکوس توضیح داده شده
وقت بخیر، سپاس از سایت خوبتون
عدد مربوط به استفن-بولتزمن ظاهرا اشتباه وارد شده است، با توجه به واحدهای درنظر گرفته شده می بایست 5.67E-11 باشد. درسته؟
سپاس از وقتی که میزارید.
سلام
خیر، مجدد بررسی کنید
سلام جناب مهندس
منظور از: خواص مکانیکی در خصوص جنس قوری اهمیتی ندارد —-> همان خواص الاستیک و پلاستیک؟
سلام
بله
سلام
وقت بخیر
جناب مهندس میشه یه راه ارتباطی غیر از بخش دیدگاه های سایت، در نظربگیرید تا بتونیم حضوری ازتون استفاده بیشتری کنیم؟
البته اگه هزینه ای هم باشه بنده تقبل میکنم…
سپاس
سلام
متأسفانه فرصت اینکار را ندارم
جناب مهندس چطور میتونم یه متخصص و متبهر مثل شما در حوزه آباکوس پیدا کنم؟
ما برای ساخت یه ورق دولایه دچار مشکل تحلیلی شدیم، اگر ممکنه لطفا راهنمایی فرمایید چه مرکز یا نهادی یا شخصی میتونه کمک کننده باشه؟
سلام
نظر لطف شماست ولی اطلاعی ندارم
سلام مهندس
در آموزش بخش History-Field output می توانستیم از تعیین step staticiجهت بارگذاری و باربرداری، دما را بدست آوریم که در اینصورت نیازی به تعیین step حرارتی نیست و نیازی نیست مسئله را دو تیکه کنیم؟!
سلام
یکبار مسئله را با شرایطی که مدنظرتونه حل کنید ببینید تفاوتش چیه
سلام مجدد
دما در بخش History-Field output داخل استپ استاتیکی چه تفاوتی با دما در استپ حرارتی داره؟
داکیومنتیشن را بخونید
سلام آقای مهندس وقت بخیر .. ببخشید دو تا سوال داشتم
1. در قسمت تعریف حرارتی تابشی تفاوت بین ambient temperature و sink temperature چیه و اگه اینکه واحد دمایی ما بر حسب سانتی گراد باشه باید دمای صفر مطلق که 273- است رو به سانتی گراد تبدیل کنیم همچنین برا ثابت بولتزمن هم صدق میگنه این واحد دمایی
2. اگه بخواهیم فرایند رو وابسته به دما تعریف کنیم (temperature dependent) و خواص پلاستیک بر حسب مدل جانسون کوک باشه امکان داره خوص پلاستیک رو وابسته به دما وارد کرد؟ چون تو قسمت جانسون کوک تیک مربوط به وابسته کردن به دما پیدا نکردم ..
خیلی ممنون از راهنمایی تون
سلام
برای هر دو سؤال میتونید از داکیومنتیشن کمک بگیرید
سلام و احترام .. ببخشید مقدار emissivity و ambient temperature باید به قطعه دفرم بدیم یا جسم صلب ؟
سلام
اینجا جسم صلب داریم؟