آموزش شبیه سازی حرکت زیردریایی دارای شش درجه آزادی به صورت شناور روی آب با روش مش دینامیکی

آموزش شبیه سازی حرکت زیردریایی دارای شش درجه آزادی به صورت شناور روی آب با روش مش دینامیکی


با خرید این محصول، ویدئوی آموزش شبیه سازی حرکت زیردریایی دارای شش درجه آزادی به صورت شناور روی آب با روش مش دینامیکی در نرم افزار ansys meshing به همراه فایل شبکه بندی آن (msh.) را دریافت خواهید کرد.

نقد و بررسی : آموزش شبیه سازی حرکت زیردریایی دارای شش درجه آزادی به صورت شناور روی آب با روش مش دینامیکی

شرح مسأله

مسأله حاضر به شبیه سازی حرکت یک زیردریایی دارای پروانه به صورت شناور بر روی سطح آب به روش مش دینامیکی با استفاده از نرم افزار ansys fluent پرداخته است. در این شبیه سازی، یک ناحیه محاسباتی دارای آب با سطح معین طراحی شده است؛ به طوری که یک عدد زیردریایی پروانه دار بر روی سطح آب به صورت شناور است. در این گونه مدل ها، موقعیت مکانی سلول های موجود در شبکه بندی مدل بر اثر تغییر مکان مرزهای مجاور خود در گذر زمان دچار تغییر می شوند و از این رو، برای تعریف تغییر لحظه ای شبکه بندی از از مدل مش دینامیکی (dynamic mesh) استفاده شده است. در ابتدای امر برای این شبیه سازی، یک عدد زیردریایی دارای پروانه طراحی شده و سپس سه ناحیه محاسباتی در اطراف این زیردریایی ایجاد شده است. در بخش تعیین روش های مش دینامیکی، از روش های smoothing و remeshing استفاده شده است. براساس روش smoothing، تعداد گره ها یا اتصالات بین شبکه ای تغییری نمی کند و فقط به تنظیم مش یک ناحیه با جا به جایی یا تغییر شکل مرزها می پردازد. این در حالی است که از روش remeshing برای مواقعی استفاده می شود که جا به جایی مرزها در مقایسه با سایز سلول های محلی بزرگ باشد تا به بازسازی سلول های مخرب حد بحرانی سایز بپردازد. همچنین برای تعریف نوع رفتار مش دینامیکی از نوع شش درجه آزادی (six-DOF) استفاده شده است؛ بدین معنا که مدل قابلیت جا به جایی و تغییر مکان در شش درجه را داراست. ویژگی های شش درجه آزادی از جمله مقدار جرم و مقدار ممان اینرسی ها در جهات مختلف برای این مدل، به صورت یک تابع UDF تعریف شده است. برای تعریف نواحی دارای مش دینامیکی بدین صورت عمل می شود که بدنه یا دیواره های خود زیردریایی از نوع جسم صلب (rigid body) تعریف می شود و همچنین یک ناحیه استوانه ای کوچک در اطراف این زیردریایی نیز از نوع جسم صلب (rigid body) تعریف می شود و سپس دور این ناحیه استوانه ای، یک ناحیه مکعبی بزرگتر از نوع  اصلاح پذیر (deforming) تعریف شده است. این بدین معناست که زیردریایی و یک ناحیه محدود در اطراف آن به صورت یک جسم صلب و یکپارچه عمل کرده و بدون تغییر در شبکه بندی می تواند به صورت انتقالی یا دورانی جا به جا بشود. لازم به ذکر است که در تنظیمات بخش مربوط به جسم صلب باید مختصات مکانی مرکز ثقل زیردریایی و همچنین جهت قرارگیری آن در مدل تعریف گردد. دور این ناحیه تحت مش دینامیکی از نوع جسم صلب، ناحیه مکعبی با حالت اصلاح پذیر (deforming) قرار گرفته است. این بدین معناست که شبکه بندی در این ناحیه، براساس تغییر مکان در مرزهای نواحی مجاور به صورت وابسته به زمان دچار اصلاح یا تغییر می شوند که این عمل با همان دو روش remeshing و smoothing صورت می گیرد. با توجه به این که زیردریایی مورد نظر به صورت شناور بر روی سطح آب تعریف شده است، باید از مدل جریان چندفازی نوع volume of fluid (VOF) استفاده بشود؛ به طوری که در بخش بالای ناحیه محاسباتی، هوا و در بخش پایین آن، آب تعریف گردد. هر دو فاز آب و هوا با سرعتی برابر با 1.62 متربرثانیه در راستای افقی (محور x) جریان می یابند و در فشاری معادل با فشار اتمسفر خارج می شوند که در سطح خروجی مدل از شرط open channel برای تعریف سطح آب استفاده شده است. فرض شده است که ارتفاع سطح آزاد آب در مرز خروجی ناحیه محاسباتی برابر با 1.084824 متر و ارتفاع کف معادل با 100- متر می باشد. با توجه به ماهیت اصلی مدل مبنی بر استفاده از مش متحرک، باید فرایند شبیه سازی از نظر زمانی به صورت ناپایا تعریف گردد که در مدل حاضر، فرایند شبیه سازی در مدت زمان 10ثانیه با گام زمانی برابر با 0.001 ثانیه انجام گرفته است.

 

 

گام اول) ترسیم هندسه و شبکه بندی

مدل حاضر به صورت سه بعدی و با استفاده از نرم افزارهای autocad و catia و ICEM طراحی شده است. طول افقی زیردریایی برابر با 16.25 متر می باشد و در انتهای آن، یک عدد پروانه به قطر 0.825 متر قرار دارد. اطراف زیردریایی مذکور، یک ناحیه محاسباتی به شکل استوانه درون یک ناحیه مکعبی طراحی شده است که مجموعه آنها درون یک مکعب بسیار بزرگ به عنوان ناحیه محاسباتی کل قرار گرفته اند.

 

 

شبکه بندی مدل حاضر با استفاده از نرم افزار ICEM انجام گرفته است. شبکه بندی صورت گرفته از نوع هیبرید (ترکیبی از شبکه بندی با سازمان و بی سازمان) می باشد؛ بدین ترتیب که شبکه بندی در نواحی نزدیک به بدنه زیردریایی به صورت بدون سازمان و در نواحی کلی مدل به صورت سازمان یافته انجام گرفته است. همچنین تعداد سلول های تولیدی در این شبکه بندی برابر با 2802219 می باشد.

 

 

گام 2) مراحل شبیه سازی

برای شبیه سازی مدل حاضر، چند فرض در نظر گرفته شده است که عبارتند از:

  • شبیه سازی براساس دیدگاه مبتنی بر فشار (pressure-based) صورت گرفته است.
  • شبیه سازی فقط در حالت سیالاتی انجام گرفته است و به انرژی و انتقال حرارت نپرداخته است.
  • مدل حاضر از نظر زمانی ناپایا (unsteady) می باشد؛ زیرا مدل حاضر دارای مش دینامیکی و متغیر نسبت به زمان است.
  • اثر گرانش زمین (gravity) بر روی سیال معادل با 9.81- متربرمجذورثانیه و در راستای محور y در نظر گرفته شده است.

 

خلاصه ای از مراحل تعریف مسأله و تعریف حل آن در جدول زیر آمده است :

 

 

گام سوم) نتایج نهایی

پس از پایان فرایند حل، کانتورهای دو بعدی مربوط به سرعت و کسر حجمی هر یک از فازهای آب و هوا در نواحی اطراف زیردریایی شناور حاصل شده اند. این کانتورها در دو صفحه xoy و yoz و در ثانیه پایانی فرایند شبیه سازی به دست آمده است. همچنین نمودار میزان جا به جایی انتقالی زیردریایی در راستای هر سه محور x و y و z، و همچنین نمودار میزان چرخش زاویه ای زیردریایی حول هر سه محور x و y و z به دست آمده اند.

 

 

 

 

نقد وبررسی

نقد بررسی یافت نشد...

اولین نفر باشید که نقد و بررسی ارسال میکنید... “آموزش شبیه سازی حرکت زیردریایی دارای شش درجه آزادی به صورت شناور روی آب با روش مش دینامیکی”

پیگیری سفارش
لیست مقایسه
شگفت انگیز ها
you tube
logo-samandehi