אפריל 27, 2015

תעלות דקות ברישות ידני

סוגיה מעניינת עלתה בקריאת שירות עם עובדיה אורפלי מחברת נטליין טכנולוגיות תקשורת.

היה צורך לבדוק את פיזור החום במכלול אלקטרוני נתון. המכלול מכיל מספר מודולים שפולטים חום היושבים על בסיס אלומיניום. בתוך הבסיס יש תעלת אוויר מרושתת בצלעות קירור ומאווררים שמזרימים את האוויר דרך המערכת.


























כדי לבצע את הבדיקה, השתמשנו ב SOLIDWORKS Flow Simulation .

בכניסה וביציאה הוגדר תנאי שפה של Environment pressure. הוגדרו 3 מאווררים מסוג Internal והוגדרו Heat sources על המכלולים. ההשפעה של קרינה והסעה טבעית על המכלול מבחוץ הייתה זניחה.






האתגר בסימולציה זאת נבע מהגאומטריה של המודל. ברגע שקיימות דפנות דקות ותעלות צריך להתאים את הרישות כך שהסימולציה תרוץ בזמן סביר אבל עדיין תיתן תוצאות נכונות.


הדבר הראשון שניסינו, היה לעשות את הרישות האוטומטי עם הגדרות ברירת המחדל. הרישות עבר מהר יחסית ונתן כ - 21,000 אלמנטים. זמן ההרצה היה כ - 2 דקות.







אבל, כשהסתכלנו על התוצאות, ראינו שהרישות היה גס מדי והתוצאות לא היו הגיוניות. אפשר לראות בתמונה הבאה חתך שמראה את צלעות הקירור. בחתך רואים את פילוג מהירות הזרימה לאורך החתך.


חתך מהירות זרימה:














מבחינת הרישות, בבירור רואים שהאלמנטים גדולים מדי לצלעות הקירור הדקיקות ולתעלות. מבחינת התוצאות, רואים שפילוג המהירות דרך התעלות לא אחיד, כאשר היינו מצפים לקבל אחידות בשל תנאי שפה דומים.

חתך מהירות זרימה:





















המסקנה המתבקשת הייתה שצריך לעדן את הרישות.

השאלה היא כיצד? ניסינו קודם ללכת בדרך הפשוטה. הלכנו להגדרות הרישות האוטומטי והרמנו את דרגת העידון ל 5. זה נתן לנו כ - 90,000 אלמנטים. זמן ההרצה גדל לכ - 7 דקות.



















חתך מהירות זרימה:



















קיבלנו תוצאה קצת יותר טובה, אבל עדיין הרישות היה די גס והתצאות לא הראו פילוג זרימה אחיד.


לבסוף אמרנו: נלך בדרך הבטוחה. מדדנו את עובי הדפנות ואת המרחקים ביניהן ידנית והזנו את זה לתוך הגדרות הרישות.


























זההיה יכול להיות פתרון טוב. אבל לא בבעיה הזאת, בגלל שיש לנו הרבה דפנות ומרווחים, נקבל רישות בסדר גודל עצום. 
כ- 2.5 מיליון אלמנטים. מה שיגדיל את זמן פתרון הבעיה משמעותית מאוד ותיתן רמת דיוק הרבה מעבר למה שדרוש.
























חתך רישות:

























כדי לרשת את הבעיה בצורה הטובה ביותר, היה צריך "ללכלך את הידיים". לבטל את ההגדרות האוטומטיות ולהגדיר את הרישות ידנית. ביטלנו את ההגדרות האוטומטיות ונכנסו לרישות הידני...

























כדי לדעת מה לשנות פה, צריך להבין על מה בדיוק אנו רוצים להשפיע. הבעיה העיקרית במקרה זה היא הצלעות הדקות והתעלות בינהן. זהו אתגר נפוץ בסימולציית זרימה משום שהרישות במקומות אלו צריך להיות הרבה יותר עדין מבשאר המודל.


הפתרון היא להיכנס ל 
Narrow Channels. כמות האלמנטים בתעלה (5 לפי ברירת המחדל) הייתה מספיקה. אבל בפועל ראינו שהתוכנה לא מגיעה למספר זה (בהרצת ברירת המחדל). לכן, מה שעשינו זה הגדלנו את יכולת החלוקה של תאים בתעלה ל - 3.














קיבלנו רישות סביר של כ - 500,000 אלמנטים.
















הפסקנו את הסימולציה לאחר שראינו שיש התכנסות (עקומות ה goal התמתנו). זה לקח כ - 21 דקות.


















והתוצאה גם כן לא איכזבה. הפעם ראינו פילוג יפה בין הדפנות כמו שהיינו מצפים לקבל והתוצאה של מהירות הזרימה ופילוג הטמפרטורות הייתה הייתה הגיונית.


חתך מהירות זרימה:
























חתך אופייני של טמפרטורה:





















פריסת טמפרטורות על הרכיבים:























רואים שבכניסה, אין בעיה לקרר את הרכיבים כי האוויר קר. אבל בהמשך האוויר מתחמם וקירור הרכיבים נהיה בעייתי.

הסימולציה חיזקה את מה שחשבנו שקורה במערכת. אחת המסקנות היו שכדאי להעביר את אחד הרכיבים שנמצאים בחלק היציאה יותר קרוב לחלק הכניסה.

---------------------------------------------------
Michael Kogan, CSWE
CAD Systems, FAE & CFD Expert
Systematics Ltd

רשמו לנו מה דעתכם