Politechnika Poznańska

Transkrypt

1 Politechnika Poznańska Metoda Elementów Skończonych- projekt Prowadzący: Dr hab. Tomasz Stręk Wykonał: Maciej Weinert Kierunek/ wydział: MiBM/WBMiZ Profil dyplomowania: IME Rok akademicki: 2009/2010

2 Zawartość Mechanika przepływu płynu w syfonie odpływowym... 2 Opis przedmiotu badanego... 2 Cel badania... 3 Opracowanie wyników... 3 Analiza naprężenie w korbie rowerowej... 9 Opis przedmiotu badanego... 9 Cel badania... 9 Opracowanie wyników Wymiana ciepła przez przewodzenie na przykładzie patelni al muniowej Opis przedmiotu badanego Cel badania Opracowanie wyników

3 Mechanika przepływu płynu w syfonie odpływowym Opis przedmiotu badanego Przedmiotem badanym jest syfon do umywalki, przykładowy przedmiot został przedstawiony na rysunku 1 poniŝej: Rysunek 1 Zadaniem syfonu jest: Odprowadzenie nieczystości z umywalki Zabezpieczenie przed wydzieraniem się przykrego zapachu z kanalizacji 2

4 Cel badania Celem badania jest sprawdzenie sposób przepływu płynu poprzez syfon. Rysunek syfonu został przedstawiono poniŝej: Rysunek 2 JeŜeli przepływ w syfonie okazał by się nazbyt turbulentny mogło by to doprowadzić do jego zatykania oraz braku swobodnego odpływu wody z umywalki. Opracowanie wyników 1. Definicja równania Obliczenia zostały oparte o następujące równanie: ę ść ść P- ciśnienie F 0 3

5 Rysunek 3 2. Definicja warunków brzegowych Rysunek 4 4

6 Rysunek 5 5

7 3. Wyniki symulacji przepływu Rysunek 6 Na rysunku 6 zobrazowano za pomocą strzałek kierunek przepływu płynu, jak moŝna zauwaŝyć przepływ jest laminarny i nie towarzysza mu Ŝadne turbulencje które mogły by powodować cofanie nieczystości oraz spowalniać odpływ. Przy pomocy kolorów oznaczone zostały prędkości przepływów, czerwony obrazuje najwyŝsza prędkość przepływu niebieski najniŝszą, jak moŝna spostrzec najwyŝsza prędkość jest w podczas omijania przez płyn przegrody. 6

8 Rysunek 7 Za pomocą czerwonych linii przedstawiono linie strumienia przepływu. 7

9 Rysunek 8 Na rys. 13 przedstawiono prędkości przepływu z zaznaczeniem prędkości maksymalnej. 8

10 Analiza naprężenie w korbie rowerowej Opis przedmiotu badanego Korba rowerowa przedstawiona na rysunku poniŝej jest elementem układu napędowego roweru. Poprzez nacisk na pedał (który jest zamontowany do korby) rowerzysta przenosi poprzez łańcuch napęd na tylne koło roweru. Rysunek 9 W dobie dąŝenia do jak najniŝszej masy roweru korby rowerowe wykonuje się z Aluminium i jego stopów. Cel badania Celem badania jest zbadanie napręŝeń podczas naciskania kolarza z średnią siła 14,29 N/cm 2 na korbę rowerową. PrzybliŜony obiekt badań został przedstawiony na rysunku 10 Rysunek 10 9

11 Opracowanie wyników 1. Definicja równania dla materiału Aluminium Rysunek ObciąŜenie : podczas obliczeń nie została wzięta pod uwagę masa własna przedmiotu Rysunek 12 10

12 3. Ustalenie warunków brzegowych zaznaczenia miejsca obciąŝenia Rysunek 13 Rysunek 14 11

13 4. Ustawienie punktu podparcia korby Rysunek 15 12

14 5. Wyniki Rysunek 16 Na powyŝszej ilustracji przedstawiono za pomocą kolorów napręŝenia występujące podczas obciąŝania korby z zadaną siłą ( niebieski najniŝsza wartość napręŝenia, czerwona najwyŝsze). Jak widać napręŝenia w samej korbie rozkładają się korzystnie nie powodując jej duŝego ugięcia. 13

15 1 Rysunek 17 Na rysunki przedstawiono odkształcenie korby. NajwyŜsze odkształcenie miało miejsc na trzpieniu pedała 1, moŝe to być spowodowane niewłaściwym zasymulowaniem materiału którego został wykonany. 14

16 Wymiana ciepła przez przewodzenie na przykładzie patelni al muniowej Opis przedmiotu badanego Za przedmiot badany została obrana patelnia aluminiowa. Na rynku pawia się wiele produktów tego typu, istotnym parametrem patelni jest przewodzenie ciepła. Na rysunku poniŝej przedstawiono przykładową patelnie: Rysunek 18 Patelnie SA wykonywane z materiałów: Aluminium pokrywanego teflonem Ŝeliwo Cel badania Celem badania jest przedstawienie sposobu przepływu ciepła przez patelnie, oraz uchwyt. PrzybliŜony model 3d przedstawiono poniŝej: 15

17 Rysunek 19 Opracowanie wyników 1. Definicja równania, przyjęty za materiał zostało aluminium. Rysunek 20 16

18 2. Określenie temperatury początkowej Rysunek 21 17

19 3. Ustalenie warunków brzegowych patelnia podgrzewana od dołu płomieniem o temperaturze T inf =573.15K, przewodność cieplną h przyjęto na poziomie 150 W/(m 2 K) Rysunek 22 Rysunek 23 18

20 Rysunek 24 19

21 Rysunek Wyniki Rysunek 26 20

22 Rysunek 27 Na powyŝszym rysunku zauwaŝyć moŝna Ŝe spód pletni nagrzewa się najbardziej jednakŝe rączka równieŝ nagrzewa się do bardzo wysokich temperatur dlatego w patelnia stosuje się rączki z tworzywa w celu zapobiegnięciu oparzeniom. Na rysunku 27 za pomocą strzałek przedstawiony został kierunek przepływu ciepła. 21