METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH

Transkrypt

1 METODA ELEMENTÓW SKOŃCZONYCH PROJEKT Prowadzący: Dr hab. Tomasz Stręk Wykonali: Bartosz Ciechanowicz Paweł Gliński Adam Michna IRW, MiBM,WBMiZ Poznań

2 Spis treści: 1.Analiza ugięcia haka Analiza przepływu ciepła przez głowicę cylindra silnika dwusuwowego Analiza przepływu powietrza wokół karoserii samochodu typu hatchback...8 2

3 1. Analiza ugięcia haka Wstęp W poniższym rozdziale dokonano analizy ugięcia modelu haka, jakie można spotkać np. w suwnicach czy dźwigach (rys 1.1). Hak był utwierdzony sztywno, w miejscu pokazanym na rysunku 1.2. Rys. 1.1 Hak przytwierdzony do sufitu Rys. 1.2 Miejsce gdzie występują reakcje podpory haka 3

4 Obciążenie w postaci 2000 N/mm skierowane w kierunku przeciwnym do osi Z zostało przyłożone w miejscach pokazanych na rysunku 1.3 Rys. 1.3 Miejsce przyłożenia obciążenia Analiza programu wykazała, że miejsce najbardziej narażone na deformacje to miejsce w którym pojawiają się siły gnące (rys.1.4). Materiał z jakiego zbudowano hak czyli stal jest znacznie bardziej wytrzymała na ściskanie i rozciąganie niż na zginanie. Rys. 1.4 Obraz przemieszczeń obciążonego haka 4

5 2. Analiza przepływu ciepła przez głowicę cylindra silnika dwusuwowego Wstęp Silniki spalinowe przekształcają energię cieplną na energię mechaniczną. Żaden silnik nie jest układem idealnym, nie cała energia zostaje przemieniona w pracę. Wiąże się z tym wydzielanie ogromnych ilości ciepła, które musi być odprowadzone przez materiał, z którego wykonano komorę spalania, oraz rozproszone. Badania wykazały, że średnia temperatura w komorze spalania dla silników spalinowych wynosi około 120 C czyli około 393 K. Taką temperaturę właśnie zastosowano do analizy rozchodzenia się ciepła w modelu głowicy silnika spalinowego.(rys 2.1) Rys. 2.1 Głowica silnika dwusuwowego Do analizy zostały ustawione powierzchnie, które mają kontakt z energią cieplną (rys 2.2) oraz te, które są w otoczeniu izolatora jakim jest powietrze. Materiał głowicy to aluminium (rys.2.3) 5

6 Rys. 2.1 Powierzchnie mające kontakt z temperaturą 393 K Rys. 2.2 Powierzchnie izolowane 6

7 Rys 2.3 Subdomain Settings - aluminium Jak widać na rysunku 2.4 po upływie 300 s prawie cała głowica nagrzała się do temperatury zbliżonej do 393 K. Dzięki dużej powierzchni odprowadzania ciepła powstałej z racji budowy głowicy -żebra oraz fakt, że poruszający się pojazd wymusza obieg powietrza wokół tych żeber, jest możliwe zachowanie tej temperatury w takim przedziale, by nie wpływała na fizyczne właściwości materiału z, którego wykonano elementy komory spalania. Rys 2.4 Rozkład temperatury w materiale głowicy silnika dwusuwowego 7

8 3.Analiza przepływu powietrza wokół karoserii samochodu typu hatchback Wstęp Model do tej części został wykonany bezpośrednio w programie COMSOL. Analiza przepływu powietrza została przeprowadzona na przykładzie samochodu osobowego z nadwoziem typu hatchback. Algorytm ustawiania parametrów Na początku należało wybrać odpowiedni moduł program którym jest: Fluid dynamics -> Incompressible Navier Stokes -> Steady State analysis. Kolejnym krokiem było utworzenie rysunku w programie COMSOL. Najpierw wykonano prostokąt, którego zadaniem było imitowanie tunelu powietrznego. Następnie wewnątrz tego tunelu narysowano uproszczony model samochodu typu hatchback. Po przygotowaniu rysunku należało ustawić następujące parametry: subdomain settings, boundary settings oraz określić liczę Re w zakładce Options -> constans. 8

9 Wynik Wnioski Dzięki przeprowadzonej analizie jesteśmy w stanie zauważyć, że przód auta najbardziej hamuje przepływ powietrza. Dochodzi tu do rozdzielenia strugi powietrza na dwie części. Pierwsza z nich gładko przechodzi górą, natomiast drugi struga przechodzi pod nadwoziem. 9

10 Nadkola dzięki odpowiedniej konstrukcji nie powodują zawirowań powietrza. Do zawirowań do chodzi dopiero na końcu nadwozia. Jest to zgodne z prawdą i możemy łatwo zaobserwować to zjawisko podczas deszczowej pogody, kiedy to brud osadza się na tylnej klapie samochodów. 10