بهینه سازی زانویی با روش RBF، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

توضیحات

شرح پروژه بهینه سازی زانویی با روشRBF

در این پروژه به بهینه سازی یک زانویی با روش RBF توسط نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) پرداخته ایم. ابتدا جریان داخل زانویی شبیه سازی شده است و سپس در مرحله بعدی هندسه برای دستیابی به افت فشار کوچکتر بهینه سازی شده است.

برای این منظور، ناحیه ای در اطراف خم آرنج تعریف می شود که مرکز آن با توزیع نقطه کنترل منظم است. به روز رسانی از ناحیه برای دیوارهای زانویی تنظیم شده است و این نوع محدودیت دیواره روی نوع غیرمحدود تنظیم شده است. طول این مستطیل 12 متر و ارتفاع آن 15 متر است. تعداد گره ها در جهت افقی 6 عدد و تعداد گره ها در جهت عمودی 4 عدد می باشد.در واقع پارامتر ورودی برای این بهینه سازی جابجایی عمودی این نقاط می باشد.

محدودیت‌ها برای سایر مرزها (ورودی و خروجی) تنظیم شده‌اند. برای شروع فرآیند بهینه سازی، می توانید حرکت هر یک از این نقاط را با توجه به دید مهندسی و درک فیزیکی تابع هدف تعریف کنید. در این پروژه برای نقطه شماره 5 تغییر مکان به -y و برای نقطه 23 جابجایی به +y در نظر گرفته شده است. بهینه سازی در 19 مرحله و برای جابجایی های 0.1،0.2،0.3،0.4،0.5،0.6،0.7،0.8،0.9،1،2،3،4،5،6،7،8،9 و 10 متر برای هر دو نقطه انجام شده است.

ما هندسه این پروژه را در نرم افزار ANSYS Design Modeler طراحی کردیم. طول بازوها 10 متر، شعاع داخلی 4 متر و شعاع بیرونی 6 متر است. مش بندی این پروژه را با نرم افزار ANSYS Meshing انجام داده ایم. نوع مش کاملا ساختار یافته بوده و تعداد سلول های محاسباتی 3900 می باشد.

نتایج بهینه سازی زانویی با روش RBF

نتایج بهینه سازی را برای همه حالت ها نشان می دهد. در واقع، در تمام حالت‌های جابجایی، افت فشار با افزایش طول ناحیه منحنی کاهش می‌یابد. شرایط بهینه زمانی رخ داد که نرخ جابجایی برای هر دو نقطه 6 متر بود.

افت فشار زمانی اتفاق می افتد که بین دو نقطه در شبکه حامل سیال اختلاف فشار وجود دارد. هنگامی که یک ماده مایع وارد یک انتهای یک سیستم لوله‌کشی شده و از انتهای دیگر خارج می‌شود، افت فشار یا افت فشار رخ می‌دهد. سرعت جریان بالا و/یا ویسکوزیته سیال بالا منجر به افت فشار بیشتر در قسمتی از لوله یا شیر یا زانو می شود. سرعت کم باعث کاهش فشار یا بدون افت فشار می شود. در این شبیه‌سازی، کانتور فشار نشان می‌دهد که با افزایش طول خم آرنج، نواحی بیرونی هندسه فشار بیشتری دارند. همچنین تحت تأثیر این کشیدگی، نواحی داخلی منحنی فشار بیشتری را به همراه دارد. از سوی دیگر، کانتور سرعت نشان می دهد که سرعت در مناطق خمشی به طور کلی کاهش یافته است. بنابراین می توان نتیجه گرفت که پس از بهینه سازی هندسه، همانطور که از مقدار نمودار بهینه سازی مشخص شد، افت فشار کاهش یافته است.