Kezdőlap / Portfolio / Hogyan Egyszerűsítsünk Sorhatos Gázmotort

Hogyan Egyszerűsítsünk Sorhatos Gázmotort

Hogyan Egyszerűsítsünk Sorhatos Gázmotort

Kedvenc trükköm volt még az egyetemen az, ha az áramlástan (de ugyanezt el lehetett játszani matek vagy mechanika esetén is) előadáson a professzor bemutatott egy valóban bonyolult egyenletet, majd felvett néhány feltételt (pl. ez, vagy az a tényező kicsi a többihez képest, ezért elhagyható, stb.), egy laza mozdulattal a bonyolult egyenlet 80%-át kihúzta és a problémát ettől kezdve simán meg lehetett oldani.
Mit tesz az áramlástani szimulációs szakember akkor, ha a geometria, amelyből szimulációt kellene készítenie, tartalmaz egy egész, komplett gázmotort annak minden alkatrészével? Ugyanezt. Lássuk hogyan.

Történt ugyanis, hogy pár hónapja a GanzAir Kompresszortechnika Kft. egyik berendezésén dolgoztam, ahol a kompresszort egy sorhatos gázmotor hajtotta, maga a gép egyébként földgázvezetékek lefejtésére szolgál.

A szimulációhoz a gépész tervező által készített, egyébként gépészeti szempontból kitűnő állapotban lévő, részletes parasolid (alaksajátosság családfa nélküli) modellt kaptam meg, ebből kiindulva kellett a kompresszor körüli térre vonatkozó szimulációt végeznem. Amikor a bevezetőben azt írtam, hogy minden alkatrészt tartalmazott a gázmotor modell, akkor például ilyen részletekre kell gondolni:

25_wrap_geo_1-2
25_wrap_geo_2-2

 

Látják az ékszíjat, a generátort, az elektromos- és az üzemanyag vezetékeket? És a megszámlálhatatlan mennyiségű hatlapfejű csavart? Jelzem, az összes alátét is ott van.

Az ennyire részletes modell behálózása nemcsak azért szinte lehetetlen, mert a kis alkatrészek nagyon finom háló felbontást igényelnek és a végén a háló még az SC/Tetra képességeit figyelembe véve is hatalmas lesz, hanem azért, mert a motor összeállítás tartalmazott néhány felület modellt, amelyek valamilyen kis rés, szakadás miatt nem voltak automatikusan zárt térfogattá alakíthatók. Márpedig a CFD szimulációhoz nekem a motor, mint zárt térfogat kellett.

Választhattam volna azt a módszert is, hogy a CAD rendszerünkben újra modellezem a motor főbb alkatrészeit és ezeket építem be a szimulációba így biztosítva, hogy minden alkatrész elegendően egyszerű és persze zárt térfogat lesz, de egyrészt ez a módszer túl sok időt igényelt volna ilyen összetett modell esetén, másrészt pedig különben sem elegáns megoldás. Tudok ettől sokkal jobb módszert is.

Maga a szimulációs feladat sem indokolta az ilyen részletes modellt. Nekem a motor azért kellett, hogy a körülötte áramló levegőt vizsgáljam. Tehát szükség van a motor és a hozzá kapcsolódó alkatrészek alakjára, ami ne legyen túl részletes, de ne is legyen elnagyolt, ráadásul legyen zárt térfogat. Hogyan egyszerűsíthetem tehát egy laza mozdulattal, mint anno a prof?

Ráhúzok egy lepedőt.

Ezt a funkciót az SC/Tetrában Wrappingnek, azaz becsomagolásnak hívjuk. A szoftver első lépésként a részletes geometria köré, adott alkatrészre vonatkozóan a felhasználó által megadott méretű kockákból álló hálót épít fel. Az egyes alkatrészek egyszerűsítésének mértékét az őt körülvevő kockák mérete szabja meg: minél kisebb az adott alkatrész körüli háló mérete, az alkatrészre annál jobban ráfeszül a lepel. A teljes motor-kompresszor egységre a felbontás mérete 15 mm és csak néhány alkatrész esetén alkalmaztam 10 mm finomságot.

25_wrap_tree_1

Az eredmény egy háromszög lapkákból felépített modell (hasonló az .stl file-okhoz), amely a motor-kompresszor egység minden fontosabb részletét tartalmazza, egy zárt térfogatot alkot és amely szilárd testként beilleszthető a szimulációhoz használt áramlási térbe. Nem kellett foglalkoznom azzal, hogy a felületmodelleket összefűzzem testmodellé, mindössze a megfelelő felbontást adtam meg, az SC/Tetra kiszámolta a többit. Kinek kellhet ennél több?

A szimulációra kész egyszerűsített motor-kompresszor egység
A szimulációra kész egyszerűsített motor-kompresszor egység
Ékszíj és generátor az eredeti geometriában
Ékszíj és generátor az eredeti geometriában
Ékszíj és generátor az egyszerűsítés után
Ékszíj és generátor az egyszerűsítés után

 

Üzemanyag- és elektromos vezetékek az eredeti geometriában
Üzemanyag- és elektromos vezetékek
az eredeti geometriában
Üzemanyag- és elektromos vezetékek az egyszerűsítés után
Üzemanyag- és elektromos vezetékek
az egyszerűsítés után

A Wrapping kiválóan használható járművek motorterének áramlás- és hőtechnikai szimulációjához, ki tud tölteni több belső üreget is, amely például dobozok (elektronika, lámpatestek, fényszórók) belső tereinek zárt térfogatként történő létrehozására jó. De ezt a megoldást alkalmazom bonyolult öntvények (motorblokk, hengerfej) külső kontúrjának egyszerűsítéséhez is.

Tehát, ha egy feladat túl bonyolultnak tűnik, nem kell tőle megijedni. Vagy kihúzzuk a felét, mint a professzor az egyetemen, vagy ráhúzunk egy lepedőt, mint ahogy én.

Dr. Dúl Róbert

Top