Yüksek Performanslı Havalandırmalı Bir Kutunun Tasarım ve Optimizasyon Stratejileri

Bu çalışma, sürekli enerji tüketimi öncülünde havalandırmalı kutunun iç yapısının tasarımı yoluyla hava akışının makul olmayan dağılımından kaynaklanan hava akımı kaosu ve havalandırmalı kutudaki düşük performans sorunlarını çözmeyi amaçlamaktadır. Havalandırmalı kutunun performansını göz önünde bulundurarak verimli ve ekonomik bir optimizasyon yöntemi oluşturulmuştur ve taze gıdaların depolama süresini uzatmak için kolayca kullanılabilir. Bu çalışmanın amacı, zikzak delikli boru dizileri içeren yüksek performanslı havalandırmalı bir kutu tasarlamak ve optimize etmektir.

Havalandırmalı kutunun sol ve sağ taraflarında paralel olarak ayarlanmış eşit büyüklükte iki hava girişi vardır ve havalandırmalı kutunun üst tarafına bir çıkış ayarlanmıştır. Referans modelde 10 boru vardır. İki orta borunun sırasıyla borular boyunca kademeli olarak 10 deliği vardır.

Ortadan dış boruya kadar olan deliklerin sayısı bir seferde iki artar. Boru dizileri göz önünde bulundurularak havalandırmalı kutu modellerinin üç boyutlu alt yarısı ve üst yarısı üç boyutlu yazılımlar kullanılarak ve XT dosyaları olarak kaydedilerek oluşturulmuştur. Simülasyon yazılımını çalıştırın ve örgü bileşenini bileşen sistemlerinden proje şematik penceresine sürükleyin.

Alt olarak adlandırın. Geometriye sağ tıklayın ve alt XT dosyasını içe aktarmak için gözat'a tıklayın. Geometriye sağ tıklayın ve örgü tasarım modelleyici penceresine girmek için yeni tasarım modelleyici geometrisine tıklayın.

Alt modeli görüntülemek için oluştur'a tıklayın. Üst yüzeye sağ tıklayın ve adlandırılmış seçimi Havalandırmalı Kutu Üst olarak yeniden adlandırmak için tıklatın. Seçim filtresi gövdelerini seçin.

Adlandırılmış seçimi seçmek için alt modele sağ tıklayın ve alt kısmı olan modeli yeniden adlandırın. Seçim filtresi yüzlerini seçin ve seçim modunu kutu seçimine geçirin. Tüm iç yüzeyleri seçin ve adlandırılmış seçimi seçmek için sağ tıklatın ve daha sonra ağ arabirimleri olarak tanımlanan, dış iç yüzeyler olarak yeniden adlandırın.

İlk pencereye dönün. Alttaki ağa çift tıklayın. Meshleme penceresine girin.

Fiziksel tercihi mekanikten CFD'ye değiştirin. Mesh modelini oluşturmak için güncellemeye tıklayın. İlk pencereye dönün.

Mesh bileşenini bileşen sistemlerinden proje şematik penceresine sürükleyin. En üstte olarak adlandırın. Geometriye sağ tıklayın ve en üstteki XT dosyasını içe aktarmak için gözat'a tıklayın.

Geometriye sağ tıklayın ve örgü tasarım modelleyici penceresine girmek için yeni tasarım modelleyici geometrisine tıklayın. Üst modeli görüntülemek için oluştur'a tıklayın. Alt yüzeye sağ tıklayın ve adlandırılmış seçimi tıklatarak alt kısımdaki havalandırmalı kutu olarak yeniden adlandırın.

Seçim filtresi gövdelerini seçin. Adlandırılmış seçimi seçmek için üst modele sağ tıklayın ve en üstte olarak yeniden adlandırın. Seçim filtresi yüzlerini seçin.

Üst yüzeye sağ tıklayın ve çıkış olarak yeniden adlandırmak için adlandırılmış seçime tıklayın. İlk pencereye dönün. Üst kısmın ağına çift tıklayın.

Meshleme penceresine girin. Fiziksel tercihi mekanikten CFD'ye değiştirin. Kesici uçtaki boyutlandırmayı seçmek için ağa sağ tıklayın.

Seçim filtresi gövdelerini seçin. Öğe boyutunda en üst modeli ve ilk 18'i seçin. Güncelle'yi tıklayın.

İlk pencereye dönün. Mesh bileşenini bileşen sistemlerinden proje şematik penceresine sürükleyin. Boru olarak adlandırın.

Geometri'ye tıklayarak dikey XT dosyasını içe aktarın. Mesh tasarım modelleyici penceresine girin. Boru modeli, oluştur'a tıklanarak yeniden görüntülenir.

Borunun iki uç yüzünü seçin ve bunları giriş bir ve giriş iki olarak etiketleyin. Gövde seçimine göre boru, boru olarak etiketlenir. Kutu seçimi ile tüm iç yüzeyler, daha sonra örgü arayüzleri olarak tanımlanacak iç yüzeyler olarak etiketlenir.

İlk pencereye dönün. Çift tıklama borusunun ağı. Meshleme penceresine girin.

Fiziksel tercihi mekanikten CFD'ye değiştirin. Mesh modeli, güncelle'ye tıklanarak oluşturulabilir. İlk pencereye dönün.

Simülasyon bileşenini proje şematik penceresine sürükleyin. Üç örgü bileşenini simülasyon bileşenine bağlayın ve girmek için güncelleyin. Mesh modelinin kalitesini doğrulayın.

Ağın negatif bir hacme sahip olup olmadığını kontrol edin. Sabit, gevşeme faktörü, artık ve zaman ölçeği faktörünü seçin. Varsayılan değerleri seçin.

K-epsilon modelini seçmek için viskoz modelin ayar arayüzüne girin. Hava malzemesini ayarlayın. Hücre bölgesinin türünü sıvı olarak değiştirin.

Havalandırmalı kutu üst, havalandırmalı kutu alt, iç yüzeyler dış ve iç yüzeylerin türünü varsayılan duvardan arayüze dönüştürün. Mesh arayüzlerini açın ve mesh arayüzleri oluştur / düzenle penceresine girin. Dış yüzeyleri iç yüzeylerle iç yüzeylerle eşleştirin.

Havalandırmalı kutu üst ile alt havalandırmalı kutu eşleştirin. Son olarak, iki örgü arayüzü havalandırmalı kutu arasında oluşturulur ve sırasıyla arayüz birinci ve arayüz iki olarak adlandırılır. Hız giriş penceresinde tüm girişlerin hava akış hızlarını saniyede 8,9525 metre olarak ayarlayın.

Basınç çıkış penceresinde çıkışın gösterge basıncını sıfır olarak ayarlayın. Başlatmadan önce çözüm başlatma stilini standart başlatma olarak ayarlayın. Yineleme sayısını 2000 olarak ayarlayın.

Simülasyonu başlatmak ve simülasyon sona erene kadar ilk pencereye dönmek için hesapla'ya tıklayın. Sonuçları tıklayın. CFD gönderi penceresine girin.

Araç kutusundaki streamline simgesine tıklayın. Çıkıştan başla ve geri yönde priz'i seçin. Havalandırmalı kutunun iç akış diyagramını oluşturmak için uygula'ya tıklayın.

Bulunduğu yerdeki uçağı tıklayın. Yöntemde ZX düzlemini seçin ve giriş değeri 0,6'dır. Düzlemi alt yüzeyden 0,6 metre uzakta oluşturmak için uygula'ya tıklayın.

Araç kutusundaki kontur simgesine tıklayın. Konumlar'da birinci uçağı seçin. Değişken olarak hızı seçin.

Aralıkta yerel'i seçin. Hız konturunu oluşturmak için uygula'yı tıklatın. Yukarıda oluşturulan düzlem için akış hızı verilerini dışa aktarın.

Excel'de akış hızının standart sapmasını edinin. İstatistiksel analiz yazılımını çalıştırın. Verilere tıklayın ve ortogonal tasarımda oluştur'a tıklayın.

Faktör adına boru numarasını ve faktör etiketine A girin. Kanal sayısı için dört düzey ayarlamak üzere değer ekle ve tanımla'yı tıklatın. Devam'ı tıklatın ve ortogonal tasarım oluştur penceresine geri dönün.

Faktör adına delik numarasını ve faktör etiketine B değerini girin. Delik sayısı için dört düzey ayarlamak üzere değer ekle ve tanımla'yı tıklatın. Devam'ı tıklatın ve ortogonal tasarım oluştur penceresine geri dönün.

Faktör adı'na kümülatif sayıyı ve faktör etiketine C'yi girin. Artış sayısı için dört düzey ayarlamak üzere değer ekle ve tanımla'yı tıklatın. Devam'a tıklayın ve 16 dizi örneği oluşturmak için yeni veri dosyası oluşturun.

Hesaplamada nominal ve rolde giriş seçmek için değişken görünümü'nü tıklatın. Standart sapma çarpı 100.000 olarak yeniden adlandırın. 1.1 ile 2.5 arasındaki adımları yukarıdaki örnek noktalarla yineleyin.

Elde edilen 16 standart sapmanın 100.000 ile çarpımı, daha sonra optimizasyon için örnek listesine doldurulur. Analiz et'i tıklatın ve genel doğrusal modelde tek değişkenli'yi tıklatın. Standart sapma sürelerini 100.000'i bağımlı değişkene ve boru numarasını, delik numarasını, kümülatif sayıyı sabit faktörlere doldurun.

Model ve yapı terimleri'ne tıklayın. Etkileşimi ana efektlere değiştirin. A, B, C'yi modele doldurun.

Devam et ve tek değişkenli pencereye geri dön'ü tıklatın. EM anlamına gelir ve A, B, C için ekran anlamına doldurun. Devam et ve tek değişkenli pencereye geri dön'ü tıklatın.

Tamam'ı tıklayın ve optimizasyon sonucunu alın. Tablodaki ortalama sütunun minimum değeri, en uygun değişkene karşılık gelir. Masaya çift tıklayın.

Pivot tablo penceresine girin. Histogramı oluşturmak için düzenle'yi tıklatın ve grafik oluştur'daki çubuğu tıklatın. Şekil dört ve şekil beşte gösterildiği gibi, daha sonra havalandırılan kutunun akış çizgisi, havalandırmalı kutunun iç yapısı nedeniyle, öncekinden daha da dağınıktır.

Şekil altı ve şekil yedide gösterildiği gibi, hassasiyet analizi için kullanılan modellerden biri olan havalandırmalı kutunun içindeki akış hızı daha düzensizdir. Havalandırmalı kutunun içindeki aerodinamik dağılımı daha sezgisel olarak anlamak için, standart sapma bu formülle hesaplanır. Tablo bir, hassasiyet analizi için kullanılan havalandırmalı kutunun 10 grubu için akış hızlarının standart sapmasını göstermektedir.

Büyük bir standart sapma, çoğu akış hızı ile ortalama akış hızı arasındaki büyük farkı temsil eder. Böylece, havalandırmalı kutunun iç yapısını değiştirmenin iç akışını değiştirebileceği ve aerodinamik çizgiyi daha makul hale getirdiği görülebilir. Ortogonal deneyi tasarlarken, bu makalede üç tasarım değişkeni vardır.

Bu üç değişkenin her birinin dört seviyesi vardır. Tabloda gösterildiği gibi ortogonal deneysel tasarım ile 16 grup deneysel tasarım noktası elde edilmiştir. Standart sapmalar hesaplanır.

Sonunda, aralık analizi yöntemi, optimum yapı parametresi kombinasyonunu bulmak için optimizasyon yöntemi olarak kullanılır. Şekil sekiz, boru sayısı hakkındaki yapısal parametre için optimizasyon sonucunu göstermektedir. Bundan, boru sayısı 14 olduğunda minimum değerin elde edildiğini görebiliriz.

Şekil dokuz, orta borulardaki delik sayısı hakkındaki yapı parametresi için optimizasyon sonucunu göstermektedir. Bundan, orta borulardaki delik sayısı 14 olduğunda minimum değerin elde edildiğini görebiliriz. Şekil 10, yapısal parametre için optimizasyon sonucunu, içeriden dış boruya her bir artışın sayısı hakkında göstermektedir.

Bundan, minimum değerin içeriden dış boruya her bir artışın sayısı dört olduğunda elde edildiğini görebiliriz. Yukarıdaki analiz, optimum kombinasyonun boru numarası 14, delik numarası 14, kümülatif sayı dört olduğunu göstermektedir. Doğruluğu onaylamak için en uygun durum analiz edildi.

Şekil dört ve 11, referans modelin optimize edilmiş modele karşı düzen çizgisini göstermektedir. Şekil altı ve 12, optimize edilmiş modele karşı referans model içindeki akış hızı dağılımını göstermektedir. Tablo üç, optimizasyon modeli ile referans model arasındaki karşılaştırmayı göstermektedir.

Optimize edilmiş model tarafından hesaplanan standart sapmanın, referans modelin standart sapmasına kıyasla daha düşük olduğu görülebilir. Dördüncü tablo, standart sapmada çok az değişiklikle delik sayısındaki dörtten altıya kadar olan artışı göstermektedir. Bu yazıda, havalandırmalı kutunun iç ortamı, yapısı optimize edilerek iyileştirilmiş, iç ortamının kalitesi ise standart sapma ile ölçülmüştür.

Standart sapma ne kadar küçük olursa, havalandırmalı kutunun içindeki hava akışı o kadar makul olur, bu da bu çalışmada benimsenen optimizasyon yönteminin etkili ve uygulanabilir olduğunu gösterir.