Home / Articles / เทคโนโลยีบั้งไฟกับ SOLIDWORKS Simulation

เทคโนโลยีบั้งไฟกับ SOLIDWORKS Simulation

พญาแถนหรือเทพเจ้าแห่งผลที่ซึ่งงานบุญบั้งไฟทางภาคอีสานได้ถูกจัดขึ้นเพื่อทำพิธีกรรมขอฝน ในทุก ๆ ปีก่อนฤดูการทำนา ชาวอีสานจะจัดเทศกาลบุญบั้งไฟซึ่งไฮไลท์โดยทั่วไปก็จะเป็นการยิงบั้งไฟแสนหรือบั้งไฟล้านซึ่งจะมีขนาดใหญ่ ซึ่งจะถูกนำไปติดตั้งบนแท่นยิงบั้งไฟที่เหมือนฐานปล่อยจรวดสู่อวกาศ เมื่อประชาชนเข้าสู่พื้นที่ปลอดภัยเรียบร้อย บั้งไฟก็จะถูกจุดขึ้น ตัวบั้งไฟจะพุ่งทยานขึ้นไปบนท้องฟ้าภายในพริบตาเราก็จะเห็นแต่กลุ่มควัน โดยทั่วไปมักจะมีการแข่งขันในตัวบั้งไฟด้วยเช่นการทำให้พุ่งขึ้นสูงที่สุด การทำให้บั้งไฟตกลงมาช้าที่สุดเป็นต้น ทำให้การสร้างบั้งไฟนั้นมีเทคโนโลยีหลายด้านเข้ามาเกี่ยวข้อง เทคโนโลยีหนึ่งที่เกี่ยวข้องกับการที่บั้งไฟจะขึ้นสูงเท่าไหร่หรือจะตกเร็วแค่ไหนนั้นตัวแปรที่สำคัญหนึ่งตัวก็คือ แรงต้านอากาศ ซึ่งเป็นแรงที่ต้านทานการเคลื่อนที่ของวัตถุที่เคลื่อนที่ไปในอากาศ ทำให้วัตถุนั้นมีความเร็วลดลงเรื่อยๆ จนหยุดเมื่อแรงขับจากดินขับที่อยู่ท้ายบั้งไฟหมด

แรงต้านอากาศนั้นนั้นมีสมการที่ว่าปริมาณของแรงต้านอากาศนั้นจะขึ้นอยู่กับรูปทรงของวัตถุนั้นและความเร็วของวัตถุที่เคลื่อนที่ ซึ่งสามารถแสดงได้ดังสมการ

F = 0.5CdρAV2

รูปร่างของวัตถุนั้นจะแทนด้วยตัวแปร CdA โดยที่ A คือขนาดหน้าตัดของตัวบั้งไฟในทิศทางที่เคลื่อนที่ไป

บั้งไฟนั้นมีมานานหลายชั่วอายุคนแต่ยังไม่มีงานวิจัยยังไม่มีมากนักถึงเทคโนโลยีบั้งไฟของปู่ย่าตายายเรา ซึ่งในบทความนี้จะเป็นเพียงส่วนเล็ก ๆ ส่วนหนึ่งที่สามารถจะช่วยในการประมาณค่าของ Cd ซึ่งเป็นสัมประสิทธิ์แรงต้านของตัวบั้งไฟยิ่งค่า Cd นี้น้อยก็จะทำให้แรงต้านอากาศน้อยซึ่งทำให้บั้งไฟนั้นพุ่งได้สูงขึ้นอีก

ในการประมาณค่า Cd เราจะใช้บั้งไฟแสนในการทำการจำลองวิเคราะห์การไหลโดยใช้ SOLIDWORKS Flow Simulation มีการบันทึกไว้ว่าบั้งไฟแสนนี้สามารถทำความเร็วได้ถึง 600 กม/ชม ซึ่งเร็วประมาณครึ่งหนึ่งของความเร็วเสียง ในการวิเคราะห์นี้เราเริ่มด้วยการสร้างโมเดลของบั้งไฟแสนโดยใช้ SOLIDWORKS ในการขึ้นรูป

ซึ่งมีขนาดของพื้นที่หน้าตัดเท่ากับ 0.0194 ตารางเมตร

จากนั้นเราทำการสร้างอุโมงค์ลมจำลองใน SOLIDWORKS Flow Simulation และกำหนดความเร็วของอากาศไหลเข้าประทะตัวโมเดลที่ 600 กม/ชม

เมื่อทุกๆอย่างถูกตั้งค่าไว้เสร็จเรียบร้อยแล้วก็ถึงเวลาที่ต้องกดปุ่มเริ่มทำการคำนวนเพื่อหาแรงต้านอากาศที่เกิดขึ้นบนบั้งไฟแสนของเรากัน ผลของการคำนวนแสดงให้เห็นถึงการกระจายตัวของความเร็วอากาศเมื่อไหลผ่านตัวบั้งไฟนั้น อากาศจะถูกเร่งความเร็วไปจนถึง 186 เมตรต่อวินาทีหรือ 670กม/ชม และบริเวณด้านหน้าของตัวบั้งไฟนั้นความเร็วของอากาศมีการเปลี่ยนแปลงเป็นวงกลางนั่นคืออากาศไม่สามารถที่จะไหลผ่านตัวบั้งไฟได้อย่างสะดวก เกิดอากาศติดขัดขึ้นนั่นจะทำให้เกิดแรงต้านที่มากขึ้นตาม

และผลการคำนวนแรงต้านนั้นลู่เข้าค่าคงที่ค่าหนึ่งซึ่งเท่ากับ 313.5 นิวตัน

จากข้อมูลที่ได้ทั้งหมดนั้นสามารถที่จะนำไปคำนวนหาค่า  ของบั้งไฟแสนได้

ค่า Cd นั้นมีค่าค่อนข้างสูงเมื่อเทียบกับค่า Cd ของปีกเครื่องบินที่ลู่ลมนั้นมีค่าอยู่ที่ 0.04 ซึ่งต่างกัน 24 เท่านั่นคือถ้าเราทำบั้งไฟเราให้มนมากขึ้น ค่า Cd นี้ก็จะน้อยลงและทำให้บั้งไฟของเรานั้นขึ้นสูงได้อีก

SOLIDWORKS Flow Simulation นั้นสามารถที่จะวิเคราะห์การไหลของอากาศผ่านตัววัตถุได้อย่าง่ายและรวดเร็วอย่างในกรณีนี้ซึ่งสามารถทำได้ง่ายเพียงไม่กี่ขั้นตอนก็สามารถที่จะรู้ถึงเทคโนโลยีบั้งไฟที่บ้านเรามีในปัจจุบันและยังสามารถที่จะช่วยปรับปรุงให้ดีขึ้นได้อีกด้วย ไม่เพียงแต่บั้งไฟเท่านั้นงานของไหลอื่น ๆ ก็สามารถที่จะวิเคราะห์ได้เหมือนกันซึ่งท่านสามารถที่จะติดต่อเราเพื่อขอข้อมูลได้ครับ

บทความโดย แอดโจ๊ก

———————————————————————

สนใจ SOLIDWORKS ติดต่อเราได้ที่

โทร 02-089-4145

เว็บไซต์ https://metrosystems-des.com/contact-us/

YouTube https://www.youtube.com/user/MetroSolidWorks

Facebook Fanpage https://www.facebook.com/metrosolidworks/

 

About metrosystemadmin

Check Also

Metro SOLIDWORKS เปิดตัวซอฟต์แวร์สุดล้ำ กับงาน SOLIDWORKS Innovation Day 2019