Home / Articles / External Flow กับ SOLIDWORKS Simulation

External Flow กับ SOLIDWORKS Simulation

ในงานทางอุตสาหกรรมบ้านเรานั้นมักจะเน้นไปที่การวิเคราะห์ทางความแข็งแรงในโครงสร้างเสียส่วนใหญ่แต่การวิเคราะห์ทางพฤติกรรมของไหลนั้นยังมีน้อยและติดเรื่องการลงทุนสร้างอุโมงค์ลมที่ไว้สำหรับการทำการทดสอบนั้นยังมีราคาแพง และมักจะพบในบริษัทรถยนต์ยักษ์ใหญ่เท่านั้น จึงทำให้การพัฒนาทางอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องกับของไหลนั้นยังมีน้อยและไม่พัฒนาขึ้นในบ้านเรา

การพัฒนาทางอุตสาหกรรมของไหลนั้นจำเป็นพอ ๆ กับการพัฒนาทางด้านโครงสร้าง สองฟิลด์นี้ต้องควบคู่ไปด้วยกัน เช่นเครื่องบิน เรือ หรือแม้แต่รถยนต์ก็ยังต้องอาศัยเทคโนโลยีทางของไหลเพื่อการประหยัดน้ำมัน การถ่ายเทความร้อน เครื่องปรับอากาศ การไหลของน้ำมันเครื่อง หากเรามีองค์ความรู้นี้และสั่งสมมาเรื่อย ๆ เราก็จะก้าวหน้าในด้านเทคโนโลยีขึ้นได้ทัดเทียมนานาประเทศ ซึ่งบทความนี่เราจะมาดูกันว่า การวิเคราะห์ทางการไหลใน SOLIDWORKS Simulation นั้นง่ายดายเพียงใดและเหมาะแก่การที่จะเริ่มต้นในการเรียนรู้เทคโนโลยีทางของไหลนี้

พื้นฐานสมการของการไหลนั้นมีเพียงสมการเดียวที่ทุกคนรู้จักเป็นอย่างดีและก็มักที่จะกลัวในสมการนี้กันเพราะปัจจุบันมันยังแก้สมการนี้ไม่ได้นั่นก็คือ สมการนาเวียร์สโตรก นั่นเองครับ ซึ่งลักษณะของสมการก็มีดังแสดง

การวิเคราะห์ของไหลโดย SOLIDWORKS Simulation นั้นจะสองรูปแบบโดยภาพรวมคือการวิเคราะห์การไหลผ่านผิวภายนอก (External Flow) และการไหลในผิวปิด (Internal Flow) ซึ่งการไหลผ่านผิวภายนอกนั้นมีลักษณะการไหลของของไหลผ่านวัตถุหนึ่ง เช่นการไหลของอากาศผ่านรถ ผ่านเครื่องบิน การไหลของอากาศผ่าน Wind Turbine ส่วนการไหลในผิวปิดนั้นจะเป็นการไหลของขงไหลในวัตถุปิด เช่นการไหลของน้ำในท่อ การไหลของน้ำผ่านวาล์วเป็นต้น

ในการวิเคราะห์การไหลผ่านผิวนอกนั้น Computational Domain จะเปรียบเสมือนอุโมงค์ลม การปรับขนาดของ Domain นี้ให้เหมาะสมจะทำให้ผลลัพธ์ของการคำนวณนั้นแม่นยำมากขึ้น

การสร้าง Meshสำหรับการคำนวณการไหลใน SOLIDWORKS Simulation นี้จะใช้ Cartesian Mesh ซึ่งเป็นการสร้าง Mesh ที่อิลิเมนต์นั้นเป็นรูปลูกบาศก์วางต่อๆกันตามพื้นที่คำนวน ซึ่งทำให้ง่ายต่อการสร้าง Mesh ช่วยลดเวลาลง แถมผลลัพธ์ยังมีความแม่นยำขึ้นและ Converge ได้ง่ายกว่าการใช้ Mesh รูปแบบอื่น

เงื่อนไขต่างๆของการไหลสามารถใส่ความเร็วของอากาศไหลได้โดยง่ายใน Initial Condition โดยไม่จำเป็นต้องกำหนด Outlet Zone, Symmetry Zone ,Wall Zone หรือ Zoneอื่นๆ และชนิดของของไหลนั้นมีให้เลือกใช้ได้มากมายเพียงพอต่อความต้องการในการออกแบบงานทางภาคอุตสาหกรรม

ในการคำนวนนั้นส่วนใหญ่แล้วจะเป็นการคำนวนในสภาวะ Steady State นั่นคือเมื่อปล่อยลมผ่านวัตถุแล้วแพทเทิร์นหรือรูปแบบการกระจายตัวของลมนั้นคงที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลง ซึ่งการคำนวนจะเป็นการคำนวนแบบวนซ้ำไปเรือย ๆ เพื่อที่จะหยุดกระบวนการวนซ้ำนี้เราจะต้องกำหนดตัวหยุดการวนซ้ำโดยเมื่อพบเงื่อนไขหนึ่ง ๆ ซึ่งเงื่อนไขเหล่านี้เราสามารถที่จะกำหนดได้เองโดยใส่ Goal Parameter นี้คือรายการตัวแปรที่เกี่ยวข้องกับการไหล เช่น ความดัน ความเร็ว แรงกระทำ ความหนาแน่น เป็นต้น ซึ่งเมื่อตัวแปรที่เราเลือกนี้ Converge ถึงค่า Error Tolerance ที่กำหนดก็จะหยุดการคำนวนและค่าตัวแปรต่าง ๆ เหล่านี้นั้นยังสามารถที่จะแสดงออกมาในระหว่างการคำนวนและเราสามารถดูได้ด้วยว่าค่าตัวแปรตัวไหนที่ไม่ลู่เข้าสู่ค่าผลลัพธ์ค่าหนึ่งได้

งานวิเคราะห์ไม่ได้จบแค่ครั้งเดียว การคำนวนเป็นแบบ Batch Run สามารถให้เรานั้นจัดทำเงื่อนไขตัวแปรได้หลาย ๆ รูปแบบและเราสั่งคำนวนครั้งเดียว ทุก ๆ รูปแบบก็จะถูกคำนวนและให้ผลลัพธ์ออกมา

เมื่อกระบวนการคำนวนนั้นเสร็จสิ้นเราสามารถที่จะแสดงผลลัพธ์ที่ออกได้ในรูปแบบที่ต้องการ การแสดง Flow Trajectory เป็นการแสดงการไหลได้ออกมาเป็นรูปเส้นเสมือนจริงได้ การแสดง Cut Section เพื่อตัด Domain ดูการกระจายตัวของความเร็ว ความดัน หรือตัวแปรอื่นๆได้ การแสดง Surface Plot เพื่อดูการกระจายตัวของความดันบนผิวของชิ้นงานก็สามารถทำได้โดยง่าย

จะเห็นได้ว่าการทำการไหลผ่านผิวนอกใน SOLIDWORKS Simulation นั้นสามารถทำได้เพียงไม่กี่ขั้นตอน วาดชิ้นงานทรงตัน กำหนดขนาด Computation Domain กำหนดตัวแปร Goal กำหนดความเร็วในการไหล คุณก็พร้อมที่จะได้รับคำตอบของปัญหาที่คุณเจอ และนั้นทำให้เจ้านายคุณพอใจอย่างมากกับงานที่ได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำ แสดงผลได้ชัดเจน และใช้เวลาอันรวดเร็ว หากท่านใดมีความสนใจหรืออยากศึกษาในลายละเอียดให้มากขึ้น ทางเรามีทีมงานที่พร้อมจะให้บริการต่อท่านครับ

บทความโดย แอดโจ๊ก

ถ้าหากใครมีคำถามหรือสนใจเกี่ยวกับ SOLIDWORKS Simulation และตัวอื่น ๆ สามารถติดต่อเราได้ที่

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