Projekt Prowadzący: Dr hab. Tomasz Stręk Wykonali: Adam Piątkowski, Filip Bojarski, Łukasz Paprocki Wydział : BMiZ, Kierunek : MiBM, Rok Akademicki : 2014/2015, Semestr : V 1
2
SPIS TREŚCI SPIS TREŚCI... Błąd! Nie zdefiniowano zakładki. Analiza przepływu ciepła w elemencie 3D ( zasilacz PC)... 2 Analiza odkształcenia elementu pod wpływem ciężaru... 10 Analiza przepływu powietrza przez lotkę Dart... 17 1
1. Przepływ ciepła w elemencie 3D : Wybranym przez nas elementem była obudowa zasilacza komputera stacjonarnego(pc) firmy Chieftec. Zasilacz Chieftec iarena Series AC 230V 500W GPA-500S8 Chłodzenie zapewnione jest przy pomocy 120 milimetrowego wentylatora Model przestrzenny wykonany w programie Autodesk Inventor 2014: 2
Wykorzystany przez nas moduł Heat Transfer programu Comsol 3.4. : Następnie przeszliśmy do zaimportowania modelu z Inventora do Comsola3.4. : 3
Analiza zostanie przeprowadzona zgodnie z równaniem : Widok Elementu po zaimportowaniu do programu Comsol 3.4. : 4
Następnie zdefiniowaliśmy materiał z którego została wykonana obudowa zasilacza ( Aluminium 1050), dokonaliśmy tego w zakładce Subdomain Settings: Właściwości wybranego przez nas rodzaju Aluminium: \ 5
Założyliśmy także temperaturę początkową 293 K : Rozpatrując warunki brzegowe oznaczyliśmy miejsce, w którym jest największa temperatura : 6
Wygenerowana siatka trójkątów składała się z 236348 elementów: Liczenie tak skomplikowanej siatki zajęło programowi Comsol 5361 sekund czyli prawie 90 minut. 7
Dokonaliśmy także podziału całego czasu 600sekund na klatki w animacji co 30 sekund : 8
Oznaczyliśmy także kierunek przepływu ciepła na naszym modelu : Wnioski: Po przeprowadzaniu analizy, możemy stwierdzić iż powierzchnia na której zostały wykonane otwory odpowietrzające oraz umiejscowienie wiatraczka jest wystarczająca aby skutecznie odprowadzić ciepło i zapobiec przegrzaniu się tak ważnego elementu komputera jakim jest zasilacz. 9
2. Analiza ugięcia siodełka pod ciężarem siedzącego użytkownika roweru. Wygenerowane przez nas siodełko w programie Autodesk Inventor jest uproszczonym modelem. Natomiast podeszliśmy do zagadnienia projektowego trochę futurystycznie założyliśmy że pokrycie na którym siedzimy wykonane zostało z Kevlaru 49, trzon zaś z aluminium 1200. Model został obliczony zgodnie z równaniem : gdzie : F- obciążenie [N], ρ gęstość materiału [kg/m^3] 10
Model stworzony w programie Autodesk Inventor 2014: Wygląd modelu po zaimportowaniu go do programu Comsol 3.4. : 11
W zakładce Subdomain Settings określiliśmy parametry wytrzymałościowe materiałów, z których wykonane jest siodełko rowerowe. Zastosowanie Kevlaru 49 na poszycie siedziska : Zastosowanie aluminium 1200 o parametrach widocznych na zdjęciu poniżej : 12
W zakładce Boundary Settings należało zadać miejsce utwierdzenia naszego modelu obliczeniowego: W tej samej zakładce zdefiniowaliśmy także obciążenie, na każdą połówkę siedziska oddziałujemy siłą 500 N. 13
Widok naszego modelu w postaci wygenerowanej siatki, która składała się z 13464 elementów: Po obliczeniach program wygenerował widok przestrzenny dla rozkładu naprężeń von Misessa: 14
Następnie w zakładce Plot Parameters zaznaczyliśmy okno Boundary Settings oraz deformed shape plot, w celu uzyskania przestrzennego widoku ugięcia elementu pod wpływem ciężaru : Widok w układzie współrzędnych y-z ( Deformacja elementu ) : 15
Wnioski: Konstruując siodełko do roweru należy uwzględnić jego usztywnienie w większym stopniu niż założyliśmy to w naszej analizie, dzięki temu możemy uniknąć wygięcia pręta będącego trzonem siedziska. Siodełko wygina się w stronę kierownicy, co może grozić niebezpieczeństwem uderzenia głową w kierownicę. Wiadomo też, że gdy jedziemy na rowerze bardziej pochyleni do przodu zwiększa się nasza prędkość w wyniku innego rozłożenia środka masy układu. 16
3. Przepływ powietrza przez lotkę Dart. Dart, rzutki, lotki (ang. Darts) gra, a raczej różne powiązane ze sobą gry, w których celem jest trafianie niewielkimi lotkami w tarczę zawieszoną na ścianie. Przez lata korzystano z różnych tarcz i różnych zasad. Dziś określenie dart kojarzone jest głównie ze standaryzowaną grą, mającą specyficzną tarczę i ustalone zasady. Dart jest zarówno profesjonalnym sportem, jak również tradycyjną lokalową rozrywką, bardzo popularną w Wielkiej Brytanii, Irlandii, Holandii, krajach skandynawskich, Stanach Zjednoczonych oraz w wielu innych krajach. Przeprowadzona analiza: Przeprowadziliśmy analizę opływu powietrza wokół lotki przy użyciu programu Comsol 3.4. 17
Uproszczony model lotki stworzony w programie Comsol 3.4: Analiza przepływu powietrza została wykonana zgodnie z równaniem Naviera- Stokesa : Poniższa tabela zwiera odniesienia wielkości użytych w tym wzorze: 18
W zakładce Subdomain Settings ustaliliśmy warunki początkowe dla naszego eksperymentu: Zaznaczenie miejsc w tunelu aerodynamicznym, w którym znajduje się powietrze (ośrodek ) : 19
Następnie zadaliśmy parametry początkowe na wlocie do tunelu aerodynamicznego: Oraz na wylocie z tego tunelu : 20
Kolejnym krokiem było wygenerowanie siatki, która składała się z 3608 elementów. Uzyskaliśmy rozkład prędkości w naszym tunelu, maksymalna wartość wynosiła 1,685 [m/s], średnia prędkość oscylowała wokół wartości 1,2[m/s]. 21
Widok na element w przybliżeniu, w celu dokładniejszego oddania miejsc występowania różnych prędkości opływających : Maksymalna prędkość po 30 sekundach wynosiła 1,849 [m/s], co mogliśmy dostrzec po przeklatkowaniu wygenerowanej animacji przez program: 22
Wnioski : Na uzyskanie odpowiedniej prędkości przez wyrzuconą lotkę w czasie jej opływania przez powietrze wpływ ma jej geometria. Wpływ na prędkość lotki w czasie lotu może mieć też doświadczenie i umiejętności zawodnika rzucającego. Wyróżnia się także wiele technik rzutu np. rzut ukośny potocznie zwany lobem. 23