ในช่วงของการพัฒนาผลิตภัณฑ์อย่างเช่นหุ่นยนต์ใต้น้ำนี้ การสร้างคอนเซ็ปต์ขึ้นมาในช่วงเริ่มต้นนั้นเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการดำเนินงานในการออกแบบในลายละเอียดต่อไป การรู้ถึงภาระกรรมต่าง ๆ พฤติกรรมการไหลรอบ ๆ ชิ้นงานนั้นเป็นสิ่งที่สำคัญสำหรับการออกแบบชิ้นงาน ในเรือดำน้ำนั้นการไหลของน้ำผ่านตัวเรือจะสร้างแรงดันกระทำบนผนังของตัวโครงสร้างซึ่งเราจะทำการคำนวนส่วนนั้นออกมาและทำการกระจายไปยังแต่ละส่วนงานเพื่อทำการออกแบบต่อไป

การวิเคราะห์ปัญหาแบบควบกันระหว่างหลาย ๆ ฟิสิกส์นั้นเริ่มเข้ามามีบทบาทมากขึ้นเรื่อย ๆ อย่างเช่นในกรณีนี้จะเป็นการคำนวนการไหลผ่านชิ้นงานที่เป็นเรือดำน้ำก่อนและจากนั้นจะนำความดันที่เกิดขึ้นรอบ ๆ ตัวเรือนั้นมาทำการคำนวนความแรงในโครงสร้างต่อไปเพื่อตรวจเช็คการออกแบบทั้งด้านการไหลและความแข็งแรง ซึ่งเป้นข้อดีที่ทำให้นักออกแบบสามารถออกแบบชิ้นงานที่มีคุณลัการทางการไหลที่ดีเยี่ยมโดยที่มีความแข็งแรงในโครงสร้างที่ทนทานต่อภาระกรรมต่างๆได้ไปพร้อม ๆ กัน

Flow-Simulation-solidworks-article-1.jpg

หุ่นยนต์เรือดำน้ำถูกวาดขึ้นมาโดยให้มีขนาด ความหนาของผนังเป็นไปตามจริง โดยปกติการวิเคราะห์การไหลเรามักจะให้ชิ้นงานนั้นเป็นทรงตัน เนื่องจากเราวิเคราะห์การไหลแต่ผิวภายนอก ส่วนชิ้นส่วนภายในที่ปิดสนิทนั้นเราจะสมมติให้เป็นก้อนตันเลยเนื่องตจากไม่ส่งผลกระทบต่อการไหลภายนอก แต่เนื่องจากเราต้องการที่จะวิเคราะห์ความแข็งแรงในดครงสร้างไปด้วยดังนั้นชิ้นงานที่จะนำมาวิเคราะห์การไหลนั้นจะต้องเป็นชิ้นงานเดียวกันกับที่จะใช้ในการวิเคราะห์ความแข็งแรงในโครงสร้าง

ผมได้นำโมเดลมาวางใน Computation Domain จากนั้นใส่น้ำให้ไหลผ่านพร้อมกับหมุนใบพัดในการขับเคลื่อนตัวหุ่นยนต์โดยใช้ Rotating Region ช่วยทำให้โดเมนนั้นเกิดการหมุน จากนั้นผมทำการคำนวนก่อนเพื่อคอนเฟิร์ม Pressure Profile ที่เกิดขึ้นบนลำตัวของหุ่นว่าเป็นไปตามทฤษฎีที่คำนวนไว้หรือไม่

Flow-Simulation-solidworks-article3.jpgFlow-Simulation-solidworks-article2.jpg

 

 

 

 

 

 

 

 

เมื่อผลลัพธ์ที่ได้มีความน่าเชื่อถือแล้วก็เป็นขึ้นตอนในการนำภาระกรรมที่เกิดขึ้นจากการไหลให้มาเป็นแรงกระทำในโครงสร้าง โดยใน Static Analysis Properties นั้นจะแสดงให้เห็นถึงความสามารถในการนำเข้าภาระกรรมที่เกิดขึ้นจากการไหลได้ จะเห็นว่าเราสามารถที่จะ Include fluid pressure effect from SOLIDWROKS Flow Simulation ได้ โดยการไปเลือกที่ไฟล์ *.fld ที่เป็นบรรจุผลของการคำนวนการไหลไว้มาให้เป็นแรงกระทำ โดยมีเงื่อนไขที่ว่า ชิ้นงานที่ใช้ในการคำนวนของไหลและชิ้นงานที่ใช้ในการทำการคำนวนความแข็งแรงในโครงสร้างนั้นจะต้องเป็นชิ้นงานเดียวกันและตำแหน่งต้องตำแหน่งเดียวกันเท่านั้น เพราะผลลัพธ์ของแรงดันนั้นขึ้นอยู่กับตำแหน่งบนชิ้นงาน และความดันนั้นจะถูก Mapping เข้าไปตามรูปร่างของชิ้นงาน หากชิ้นงานนั้นไม่เหมือนหรือไม่เป็นชิ้นเดียวกันกับที่ใช้วิเคราะห์การไหลก็จะทำให้การ Mapping นี้มีปัญหา และไม่สามารถที่จะคำนวนต่อไปหรือหากคำนวนได้ก็จะมีความคลาดเคลื่อนในผลลัพธ์ ซึ่งต้องระมัดระวังและให้เป็นข้อกำหนดของการทำการวิเคราะห์แบบควบรวมฟิสิกส์

จากนั้นเมื่อเราสามารถนำไฟล์ *.fld เข้ามาได้แล้ว ทุกอย่างก็ง่ายเหมือนการทำการวิเคราะห์ทาง Static Analysis ที่ทุกคนทำกันอยู่แล้วตามปกติ ใส่เงื่อนไขขอบเขตการ Fixed ให้เป็นไปตามจริง การที่ชิ้นงานลอยกลางน้ำหรืออากาศนั้นมักจะทำการใส่เงื่อนไขกันที่จุด CG กำหนดวัสดุให้กับชิ้นงานให้เรียบร้อยและก็พร้อมที่จะวิเคราะห์ความแข็งแรงในโครงสร้าง

Flow-Simulation-solidworks-article4.jpg

จะเห็นว่าเราสามารถที่จะทการวิเคราะห์แบบซับซ้อนให้ดูง่าย ๆ ได้โดยการแบ่งขั้นตอนการคำนวน คำนวนของไหลก่อน จากนั้นนำความดันที่คำนวนได้มาเป็นภาระกรรมสำหรับการคำนวนความแข็งแรง ออกแบบโครงสร้างใหม่ตามความแข็งแรงแพฤติกรรมการไหลที่เกิดขึ้น จากนั้นก็เริ่มต้นการคำนวนใหม่อีกครั้งเป็นเช่นนี้วนลูปไปเรื่อย ๆ จนชิ้นงานเรานั้นเป็นไปตาม Requirement ที่ต้องการ ง่าย ๆ ด้วย SOLIDWORKS ครับผม

 

Flow-Simulation-solidworks-article6.jpg

 

Flow-Simulation-solidworks-article5.jpg

 

บทความโดย แอดโจ๊ก

ติดต่อเราได้ที่
โทร 02-089-4145 (จ-ศ 8.30 – 17.00 น.)
ติดต่อได้ทุกเวลาโทร 097-158-8174
[email protected] : @metrosolidworks คลิก https://bit.ly/2yrNF24
เว็บไซต์ http://metrosystems-des.com/contact-us/
YouTube https://www.youtube.com/user/MetroSolidWorks
Facebook Fanpage https://www.facebook.com/metrosolidworks/
Inbox มาเลยก็ได้น้า
รัก SOLIDWORKS สุด ๆ คลิกเลย https://www.facebook.com/groups/2076765539017446/