[Tutorial] Uvod u termalnu analizu

[Svarog]

Da napišem ponešto i o termalnoj analizi, odnosno kako se radi termalna analiza u Pro/Mechanici.

Kako bi bilo zabavnije, da ne izmišljam neka čuda s kojekakvim modelima, odlučio sam se poslužiti jednim običnim, skoro svakodnevnim modelom, s kojim se većina nas susreće u životu.
Za testni model poslužiti će nam lonac za kotlovinu
PS: prvobitno je trebao biti kotao za rakiju, ali opet dok ja dočekam tog Oblaka da izmodelira, prođe voz...
Ugl krenimo s tutorialom


Priprema modela

Kao i kod strukturne analize, potrebno je pripremiti model, znači mjerne jedinice modela moraju biti u mm N s C, kako bi dobili dobre rezultate.
Također materijal koji će se koristiti za analizu mora imati iste mjerne jedice. Srećom ako jedinice materijala i modela nisu iste, tada nas Mechanica pita da li želimo konvertirati jedinice materijala kako bi bile iste s modelom.

Kada smo ušli u Pro/Mechanicu, odabiremo Thermal kao tip analize:

Mech therm.jpg

Dodavanje materijala

Moramo odrediti koji materijal ćemo koristiti za analizu i moramo ga dodati u model:

mech add mat.jpg

Kod odabranog materijala moramo provjeriti da li sadrži svojstva koja su nam potrebna za toplinsku analizu:

mech mat prop.jpg

Nakon odabira materijala potrebno je odabrani materijal dodijeliti modelu:

mech dod mat.jpg

[Svarog]

Određivanje sile

Sljedeći korak je dodjeljivanje sile, odnosno toplinske energije.
Energiju, odnosno silu dodajemo koristeći Heat Load:

mech heat load.jpg

Potrebno je na modelu odabrati površinu gdje djeluje ta toplinska energija, pa na našem loncu je to onaj donji dio koji je izložen vatri:

mech lonac.jpg

[Svarog]

Određivanje uvjeta okoline (oslonca)

U toplinskoj analizi zapravo ne određujemo oslonce kao u mehaničkoj, ali zato određujemo stanje okoline, odnosno rubne uvijete.
To činimo koristeči Convection Condition.

S obzirom da na naš lonac za kotlovinu na svim njegvim dijelovima ne dijeluju jedna uvijeti okoline odnosno zraka, moramo za određena područj odabrati drugačije uvijete.
Pa tako za glavni dio, koji se nalazi direktno iznad dijela koji grije vatra, temperatura okoline je znatno veća, jer se tu nalazi para koja isparava od kotlovine koja se kuha:

mech cond 1.jpg

Dio gdje se obično drži meso iz kotlovine, taj dio je nešto hladniji u odnosu na prethodni dio, jer na taj dio se toplina prenosi jedino preko materijala lonca, te ima nešto pare od kuhanja, pa je i temperatura okoline na tome mjestu manja:

mech cond 2.jpg

Uvjeti okoline na dijelu ispod, prethodnog dijela su opet drugačiji, je na tom dijelu imamo vrući zrak koji struji ispod kotla, pa su rubni uvijeti opet drugačiji:

mech cond 3.jpg

I za kraj nam ostaje definirati uvjete okoline u zoni vanjskog gornjeg ruba, koji je zapravo i najhladniji na cijelome loncu:

mech cond 4.jpg

[Svarog]

Analiza i Rezultati

Pokrenemo Mechanica Analyses/Studies
Kliknemo na File > New Stady State Thermal
Dodijelimo ime analizi, te provjerimo dali sadrži sve sile i rube uvijete koje smo kreirali prethodno:

mech therm anal.jpg

U glavnome prozoru analize, pokrenemo Configure Run Settings, te povećamo memoriju dodijeljenu za analizu (povećanje memorije, drastično će imati obrnuti efekt, znači ne pretjerivati s povećanjem memorije)

mech run sett.jpg

Nakon postavki pokrećemo analiz tako da kliknemo na ikonu s zelenom zastavom:

mech therm start.jpg

Po završetku analize, pogledati ćemo rezultate, tako da kliknemo na Preview Results ikonu.
U results window-u odaberemo Temperature za prikaz:

mech temp.jpg

A pod Display Options odaberemo sljedeće postavke:

mech disp opt.jpg

Kliknemo OK And Show

Te dobijemo prozor s rezultatima:

mech therm results.jpg

Iz rezultata je vidljivo na kojim mjestima modela se nalazi koja vrijednost temperature, te kako se ta temperatura rasprostranjuje po modelu.

E da i na kraju Dobar Tek!