روش اول
در این روش که بر سایر روشها ارجحیت دارد، کاربر برای محاسبهی Heat Flux به صورت تابعی از x و z میتواند یک فایل اکسل (یا یک اسکریپت پایتون ) را ایجاد کرده و آنرا به صورت سطر و ستون مطابق شکل ۳ مرتب کند.
شکل ۳- تعریف تابع شارحرارتی
نکته ی منفی در این روش آن است که کاربر باید یک جدول از دادههای ورودی را بهصورت دستی ایجاد کند. همچنین جهت دستیابی به یک برونیابی نرم (smooth resolution) بین نقاط، مقادیر ورودی نیز باید از دقت کافی در راستای x و z برخوردار باشند (شکل ۴).
شکل ۴- تاثیر دقت مقادیر بر نمایش نتایج
نتایج به دست آمده از روش اول در شکل ۵ نشان داده شده اند.
شکل ۵- نتایج روش اول
روش دوم
در این روش جهت تعریف بارگذاری حرارتی در قالب جدولی از مقادیر، کاربر میتواند یک APDL Command Object را در محیط Mechanical وارد کند (شکل ۶).
شکل ۶- تعریف بارگذاری حرارتی در روش دوم
شکل ۷ کپی وانتقال دادهها به APDL را نشان میدهد.
شکل ۷-انتقال دادهها به APDL
نقطه ضعف این روش مانند روش اول آن است که کاربر باید یک جدول از داده های متغیر را ایجاد کرده و به صورت دستی hard code کند. همچنین جهت دستیابی به یک برونیابی نرم (smooth extrapolation) بین نقاط، مقادیر ورودی نیز باید از دقت کافی در راستای x و z برخوردار باشند (شکل ۸)
شکل ۸ – تاثیر دقت مقادیر بر نمایش نتایج در روش دوم
نتایج به دست آمده از روش دوم در شکل ۹ نشان داده شده اند.
شکل ۹ – نتایج روش دوم
روش سوم
این روش بر پایهی راه حل ارائه شده در روش ۲ و بهکارگیری کد APDL استوار است با این تفاوت که جهت پرکردن آرایههای جدول مربوط به شار حرارتی بر اساس یک تایع مشخص، بسط داده شده است و نیازی به hard code کردن مقادیر بهصورت بردار به بردار نیست.
توجه:
روشهای ۲ و ۳ برای استفاده در Ansys Workbench پیشنهاد نمیشوند چراکه در این روشها به دلیل ثبت نشدن تیدیل واحد در لایه های زیرین Ansys، احتمال بروز خطاهای ناشی از تبدیل واحد افزایش مییابد.
به عنوان مثال در
اگر مقادیر مربوط به x و z بر حسب متر وارد شوند، با ایجاد مدل در Ansys workbench توسط کاربر، فرمول بالا باید به تولید مقادیر شار حرارتی بر حسب وات منجر شود.
اگر مقادیر مربوط به x و z بر حسب میلی متر وارد شوند، با ایجاد مدل در Ansys workbench توسط کاربر، فرمول بالا به گونهای با مقیاسی صحیح اصلاح شود تا مقادیر شار حرارتی بر حسب میلی وات بهدست بیایند. دلیل این امر به شرح زیر است:
واحد انتشار حرارت (W) یک واحد از نوع MKS است (بر حسب kg m^ 2 s-3). تغییر واحد طول به میلیمتر به این معنی است که کمیتهای داده شده در واحد وات باید به میکرو وات تغییر یابند تا ثبات در آحاد (و تمام واحدهای APDL) تضمین شود. این موضوع این برداشت را ایجاد میکند که لازم است مضرب ۱.0e6 در مقادیر شار حرارتی به دست آمده بر حسب W/mm^2 ضرب شود. در صورتیکه به دلایلی که فقط Ansys میتواند در خصوص آنها توضیح دهد، واحد جرم (kg) در نرم افزار به تن (۱۰۰۰ kg) تغییر میکند. کاربران نرم افزار میتوانند با بررسی خواص مواد که در فایل ds.dat ذخیره میشود این موضوع را صحت سنجی کنند. معنی این مطلب آن است که ضریب تبدیل واحد در مساله ی مورد بحث ۱.0e6 (منجر به micro W) نبوده بلکه ۱.0e3 خواهد بود (تا شار حرارتی بر حسب mW به دست آید).
بنابراین، اگر x و z برحسب (mm) وارد شوند خواهیم داشت:
در نتیجه، جهت جلوگیری از خطاهای ناشی از تبدیل واحد، در صورت امکان از سیستم آحاد MKS استفاده کنید.
با توجه به مقدمه ی فوق، شرایط مساله یرای تحلیل به روش سوم در شکل ۱۰ ارائه شده است.
شکل ۱۰- شرایط مساله نمونه با توجه به الزامات تبدیل واحد
مراحل اعمال شار حرارتی به روش سوم:
شکل ۱۱- مراحل اعمال شار حرارتی – مراحل ۱و ۲
شکل ۱۲ – مراحل اعمال شار حرارتی – مرحله ۳
- سیستم آحاد مطابق شکل ۱۳ بررسی شود.
شکل ۱۳- بررسی سیستم آحاد
شکل ۱۴- مراحل اعمال شار حرارتی – مراحل ۵ و ۶
کد APDL مورد استفاده، از یک راه حل ارائه شده در Ansys Forum که امکان تغییر شار حرارتی تنها در یک جهت را میدهد الهام گرفته است. جهت ایجاد امکان تغییر در شار حرارتی در هر دو جهت x و z اصلاحلاتی صورت گرفته است (شکل ۱۵ و شکل ۱۶)
شکل ۱۵- کد APDL مورد استفاده_1
شکل ۱۶- کد APDL مورد استفاده_2
- حل کنید.
- از اینکه دما و شار حرارتی مطابق انتظار اعمال و توزیع شده‌اند اطمینان حاصل کنید.
در ادامه نتایج در شکل ۱۷ و شکل ۱۸ نشان داده شده اند.
شکل ۱۷- توزیع دما و شار حرارتی مجموع
شکل ۱۸- توزیع دما و شار حرارتی مجموع – ۲
منبع: www.padtinc.com
