Article - SolidWorks Simulation, Articles

การหาค่า Porous medium Coefficients ด้วย Flow Simulation

ฟังก์ชั่น Porous Media เป็นคำสั่งหนึ่งใน SolidWorks Flow Simulation ซึ่งช่วยในการวิเคราะห์ชิ้นงานที่มีรูพรุน เนื่องจากการวิเคราะห์ Flow Simulation จำเป็นต้องสร้าง Mesh ที่ชิ้นงาน ถ้าหากชิ้นงานมีรูเล็กๆ อยู่มากมาย การสร้าง Mesh ที่ดีจะต้องมีขนาดเล็กกว่ารูพรุนนั้นๆ จึงจะได้ผลการวิเคราะห์ที่น่าเชื่อถือ โดยอย่างน้อยต้องมี Mesh 3 ชิ้นภายในรูนั้นๆ ทำให้การวิเคราะห์ชิ้นงานที่มีรูพรุนต้องสร้าง Mesh จำนวนมาก ซึ่งส่งผลให้ต้องใช้เวลาในการคำนวณนาน หรืออาจจะคำนวณไม่ได้เลย ดังนั้นฟังก์ชั่น Porous Media จึงเข้ามาช่วยแก้ปัญหาในจุดนี้โดยแทนที่ชิ้นงานที่มีรูพรุนด้วยรูปทรงตันแทน และใช้ฟังก์ชั่น Porous Media เพื่อบอกให้โปรแกรมรู้ว่าชิ้นงานนี้จริงๆ แล้วมีรูพรุน ทำให้เราไม่จำเป็นต้องสร้าง Mesh จำนวนมาก

การใช้ฟังชั่น Porous Media จะต้องกำหนดคุณสมบัติของชิ้นงานที่มีรูพรุนนั้นๆ ซึ่งต้องมีการทดสอบเพื่อหาค่าคุณสมบัติมา แต่มีชิ้นงานบางประเภทที่เราสามารถใช้โปรแกรม Flow Simulation เพื่อหาค่าคุณสมบัติได้ นั่นก็คือชิ้นงานที่เป็นแผ่นกรองหรือตะแกรงนั่นเอง

วิธีการหาค่าคุณสมบัติของ Porous Media ทำได้ดังนี้

1. ตัดชิ้นงานเล็กๆ ออกมาส่วนหนึ่ง

ตัดชิ้นงานเล็กๆ ออกมาส่วนหนึ่ง

2. สร้างท่อสำหรับทดสอบชิ้นงานโดยกำหนดค่าต่างๆ ดังนี้

– ทางเข้ากำหนดความเร็วโดยในการวิเคราะห์จะมีการเปลี่ยนความเร็วไปเรื่อยเพื่อ เก็บค่าคุณสมบัติของชิ้นงานที่มีรูพรุน ในตัวอย่างนี้จะใช้ความเร็วที่ 0.1, 0.5, 2 และ 5m/s.

– กำหนดผนังของท่อสำหรับทดสอบเป็น Ideal Wall

– กำหนดทางออกเป็น Static Pressure มีค่าเท่ากับ 101325 Pa

สร้างท่อสำหรับทดสอบชิ้นงาน

3. วิเคราะห์หาค่า Static Pressure ที่ทางเข้า ซึ่งจะนำมาคำนวณค่า Pressure Drop ที่ความเร็วต่างๆ

วิเคราะห์หาค่า Static Pressure

4. นำ Pressure Drop ที่ได้หารด้วยความหนาของชิ้นงานจริง เช่น ถ้าชิ้นงานจริงที่จะใช้มีความหนา 10 mm ก็ต้องหารด้วย 0.01 (เปลี่ยนหน่วยเป็นเมตรก่อนจะหาร)

Pressure Drop ที่ได้หารด้วยความหนาของชิ้นงานจริง

5. สร้างกราฟระหว่าง Velocity และ Pressure ใน Excel เพื่อหา Trend line โดยหา Trend line ที่เป็นสมการยกกำลัง 2 เนื่องจากมีความใกล้เคียงกับรูปร่างกราฟมากที่สุด

สร้างกราฟระหว่าง Velocity และ Pressure

6. นำสมการของ Trend line ที่ได้มาใส่ในค่าคุณสมบัติ Porous Media โดยสัมประสิทธิ์หน้าตัวแปรยกกำลัง 2 จะเป็นค่า A และสัมประสิทธิ์หน้าตัวแปรยกกำลัง 1 จะเป็นค่า B

Trend line

       หลังจากที่ได้ค่าคุณสมบัติ Porous Media มาแล้ว เราก็สามารถเปลี่ยนชิ้นงานที่มีรูพรุนจริงๆ เป็นก้อน Solid ตัน และใช้งานฟังก์ชั่น Porous Media เพื่อวิเคราะห์หาผลลัพธ์ได้ ซึ่งการใช้วิธีการนี้จะช่วยลดระยะเวลาและค่าใช้จ่ายในการเตรียมอุปกรณ์ทดสอบ การติดตั้ง และการวัดผล

Porous Media

บทความโดย
นายพลวัฒน์ ไพรไพศาลกิจ


Photo of author
WRITTEN BY

admin