تجزیه و تحلیل زیرپوش حرارتی یک وسیله نقلیه تجاری سنگین با استفاده از بسته منبع باز CFD openFOAM
| عنوان | تجزیه و تحلیل زیرپوش حرارتی یک وسیله نقلیه تجاری سنگین با استفاده از بسته منبع باز CFD openFOAM |
|---|---|
| نویسنده | آیهان، چاغاتای امره |
| تاریخ انتشار: | 2021-01-13 |
| نوع | سند |
| زبان | انگلیسی |
| دیجیتال | بله |
| نسخه خطی | خیر |
| کتابخانه: | دانشگاه اوزیغین |
| شماره ثبت | 03f0f5c1-7d18-432a-bbfc-f48a83a7315e |
| محل کتابخانه | گروه مهندسی مکانیک |
| تاریخ | 2021-01-13 |
| متن نمونه | طراحی حرارتی زیرپوش خودروهای تجاری سنگین تأثیر زیادی بر عملکرد و قابلیت اطمینان خودروها دارد. طراحی حرارتی محفظه زیرپوش یک کار چالش برانگیز با محدودیت ها و پارامترهای طراحی بسیاری است. طراحان می توانند از ابزارهای عددی بهره ببرند که قادر به پیش بینی شرایط حرارتی داخل ناحیه زیرپوش هم به صورت دقیق و هم سریع هستند. انجام تکرارهای طراحی با استفاده از ابزارهای عددی و انجام آزمایش های آزمایشی فقط برای طراحی نهایی، هزینه های طراحی خودرو را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. در این پایان نامه، یک مدل عددی برای تجزیه و تحلیل حرارتی زیرپوش یک وسیله نقلیه تجاری سنگین با استفاده از نرم افزار منبع باز OpenFOAM توسعه داده شد. OpenFOAM شناخته شده ترین ابزار منبع باز است که به ویژه برای دینامیک سیالات محاسباتی مورد استفاده قرار می گیرد و از نظر قابلیت چندان از حل کننده های تجاری عقب نیست. در این مطالعه، قابلیتهای OpenFOAM بر روی آنالیز حرارتی زیرپوش یک خودروی تجاری سنگین به چالش کشیده شده است. ژنراتور مش snappyHexMesh در مش بندی هندسه های پیچیده با وضوح و کیفیت مناسب نسبتاً خوب عمل کرد. حلکننده شناور SimpleFoam با مدلهای مبدل حرارتی، فن دوار و محافظ حرارتی استفاده شد. انتقال حرارت تشعشع در ناحیه زیرپوش با استفاده از مدل تابش سطح به سطح مدل شده است. دمای محافظ حرارتی توربوشارژر پیشبینیشده با حلکننده به خوبی با اندازهگیریهای با اختلاف کمتر از 10⁰C مطابقت دارد. به طور کلی، مطالعه محاسباتی حدود 38 ساعت طول کشید و حلکننده را روی 56 هسته CPU اجرا کرد. به جز مدل تابش، مقیاس پذیری موازی حل کننده و مدل های اضافی نزدیک به ایده آل هستند. مدل تشعشع حدود 1/3 از زمان محاسباتی کلی را می گیرد. هزینه محاسباتی مدل تابش در موارد مختلف با تعداد متغیرهای عناصر سطحی درگیر در محاسبات تابش ارزیابی شده است. مشخص شده است که هزینه محاسباتی مدل تابش به شدت با تعداد عناصر سطح افزایش مییابد. به طور خاص، استفاده از مدل تشعشعی با بیش از 20000 عنصر سطحی به دلیل هزینه محاسباتی شدید مدل، از نظر محاسباتی امکان پذیر به نظر نمی رسد. این تا حدی به دلیل هزینه محاسباتی ذاتی مدل تابش سطح به سطح است و همچنین به دلیل عدم موازی سازی مدل تابش سطح به سطح در نسخه OpenFOAM نسخه v1812+ است. etkisi vardır. Birçok sınırlamaya ve dizayn parametresine sahip olan kaporta altı termal dizaynı gerçekleştirmesi zor bir iştir. بو بغلامدا تاساریمجیلار کاپورتا آلتیندا هیزلی و دوغرو بیر شِکیلده ترمال هساپلامالار یاپابیلن عددریک آراچلاردان یارارلانابیلیرلر. Numerik araçlar kullanılarak yapılan dizayn iterasyonları ve sadece son tasarım için deneysel testlerin yapılması araç tasarım maliyetlerini önemli miktarda düşürebilmektedir. Bu tezde, bir ağır ticari aracın kaporta altı termal analizi için bir numerik model açık kaynak kodlu bir yazılım olan OpenFOAM kullanılarak geliştirilmiştir. OpenFOAM özellikle hesaplamalı akışkanlar mekaniğinde kullanılan ve en genel geçer bilinen açık kaynak kodlu yazılımdır ve kabiliyetleri bakımından diğer ticari yazılımların gerisinde değildir. Bu çalışmada، OpenFOAM yazılımının kabiliyetleri bir ağır ticari aracın kaporta altı termal analizi yapılarak test edildi. مش üreten bir araç olan snappyHexMesh komplex bir geometri olan kaporta altı için yeterli bir çözünürlükte ve kalitede mesh üretmede oldukça başarılı oldu. شناورSimpleFoam çözücüsü ısı değiştiricileri، dönen fan ve ısı kalkanı modelleriyle birlikte kullanıldı. Kaporta altındaki radyason ısı transferi yüzeyden yüzeye radyasyon modeli kullanılarak modellendi. Çözücü sayesinde hesaplanan turbochargerın önündeki ısı kalkanı sıcaklığı ölçümlerle yeterli derecede eşleşiyordu; tutarsızlık 10 dereceden azdı. 56 işlemci çekirdeğiyle birlikte çalıştırılan çözücüyle koşturulan simulasyon toplamda 38 saat sürdü. Radyasyon modeli haricinde, çözücünün ve ek modellerin paralel ölçeklenebilirliğinin ideale yakın olduğu görülmüştür. Toplam hesaplamalı zamanın üçte birini radyasyon modelinin hesaplanması oluşturmaktadır. Radyasyon modelinin hesaplama maliyeti, radyasyon hesaplamada kullanılan farklı sayıda yüzey elementine sahip caseler üzerinden değerlendirilimiştir. Yüzey elementi sayısı arttıkça radyasyon modelinin hesaplama maliyetinin şiddetli bir biçimde arttığı gözlemlenmiştir. Özellikle, 20,000'den fazla sayıda yüzey elementiyle yapılan radyasyon modellemesinin aşırı derecede büyük bir hesaplama maliyetine yol açmasından ötürü uygulanabilir olmadığı anlaşıldı. Bu kismen yüzeyden yüzeye radyasyon modeline özgü hesaplama maliyetinden kaynaklanmaktadır. Aynı zamanda OpenFOAM v1812+'taki yüzeyden yüzeye radyasyon modeli hesabının paralelleştirilememesi de buna sebep olmaktadır. |
