Kodused ülesanded
| Õpikeskkond: | Eesti Maaülikooli Moodle |
| Kursus: | Simulatsioonid |
| Raamat: | Kodused ülesanded |
| Printija: | Külaliskasutaja |
| Kuupäev: | esmaspäev, 26. jaanuar 2026, 02.18 AM |
Kirjeldus
Martikli numbri selgitus
Number on formaadis :1234XY
X- eelviimane number
Y- viimane number
0= 10
P.S. Kui õppuril on vaja lahendada reaalne praktilise väärtusega ülesanne, võib mooduli läbimiseks esitada ka selle analüüsi. Ülesande sobivuse osas tuleb eelnevalt õppejõuga läbi rääkida.
1. Ülesanne
Kuulkraani läbivool osaliselt suletud kraani korral
Töökäik
· Sulge kraan vastavalt valemile 90°- (X + Y)
· Modelleeri rõhukadu kraani väljundil vee massivooluga 3 kg/s
· Vali view menüüst Wireframe, et tahkete kehade seest graafikut paremini eristada või peida soovitud komponendid.
· Koosta lõikegraafik (Cut plot) rõhujaotusest kuulkraani sisemuses.
o Kohenda graafiku parameetreid, et kujutis oleks sulle meelepärane.
· Koosta voolutrajektooride (Flow Trajectories) graafik voolukiirusest.
o Kohenda graafiku parameetreid, et kujutis oleks sulle meelepärane.
o Animeeri graafikut voolu visualiseerimiseks
Valmis töö salvesta koostufaili nimega Ülesanne_1_Nimi_martikel.asm ja esita Moodlesse.
2. Ülesanne
Kuulkraani parameetriline uuring (goal optimization) Kraani maksimaalse läbivoolu leidmiseks
Ava kraan täielikult ja suurendada massivoolu (kg/s) kuni rõhk sisendis jõuab väärtuseni 8 bar ± 0,1. Parameetrilise uuringu tulemusena selgub uuritava kraani maksimaalne läbilaskevõime.
Töökäik
· Loo uus eesmärk sisendpinnale, milleks on maksimaalne staatiline rõhk
· Navigeeri Parametric study→ Goal optimization
· Määra sisendmuutujaks (Input variable) uuritav parameeter
· Määra Criteria, ehk uuringu eesmärgiks etteantud tolerantsiga rõhk.
· Vali väljundparameetrid (Output Parameters)- siin valitud parameetrid ilmuvad ka arvutuste väljundis.
· Valiku Scenario all saame seadistada arvutuse üksikasju.
o Vajuta run ja käivita arvutused.
· Kui tulemus koondub, Tee paremklõps sellel punktil, mis sobis ja klõpsa create study, et luua uus juhtumi analüüs optimeerimisel selgunud parameetritega.
· Anna uuele juhtumile vastav nimi
· Nüüd jooksuta uus juhtum läbi koos lahendusepõhise täpsustusega, et saada paremad andmed voolu kohta ja veenduda, et rõhk jääb samaks.
o Võib ka lihtsalt tõsta voolise lahtrite täpsust ühe taseme võrra käsitsi, kui arvuti võimsus ei võimalda väga tihedat võrgustikku.
· Soovi korral vii läbi veel üks parameetriline uuring ja suurendada massivoolu täpsema võrguga, et leida veel täpsem maksimaalse massivoolu väärtus.
Valmis töö salvesta koostufaili nimega Ülesanne_2_Nimi_martikel.asm ja esita Moodlesse.
3. Ülesanne
Analüüsi massivoolu kraani muutuva avatusega
Koosta parameetriline analüüs, et näha, kuidas kraani avatuse muutmine mõjutab massivoolu läbi kraani.
Töökäik
· Klooni esimese ülesande projekt, et luua uus juhtumi analüüs
· Määra uued piirtingimused:
o sisendtingimuseks staatiline rõhk 8 bar;
o väljundiks on normaalrõhk;
o samuti määrata massivooks eelnevas ülesandes leitud maksimaalne massivool läbi kuulkraani.
· Loo uus parameetriline uuring
· Sisendmuutujana varieeri kraani avatust vastavalt valemile:
o Kui X on paarisarv liiguta kraani alates 30°-Y kuni täieliku avanemiseni 10 eksperimendiga.
o Kui X on paaritu liiguta kraani alates 90°-Y kuni täieliku sulgumiseni 10 eksperimendiga.
o Valid add variable ja laiendad koostufaili nimelise faili all parameetrid. Leiad selle koostuparameetri, mis määrab kuuli nurga (selle võib eelnevalt välja vaadata pathfinderis ja ka ümber nimetada, et seda lihtsam tuvastada oleks)
o Sisesta kas muutuja vahemik (range) või sisesta diskreetsed arvud käsitsi
· Väljundparameetrina mõõda massivoolu väljundis (add goal).
o miinus märk tähendab süsteemist väljuvat massi
· Lisa soovitud eksperimentide hulk ja vajuta create.
· Käivita analüüs nupuga Run.
o Arvutuste tulemusena leitakse massivool vastavalt kraani asendile
· Tulemuste tabelis klõpsa Find Optimum käsk määra Objective function väärtuseks Target ja määra soovitud massivoolu sihtväärtuseks -2,Y kg/s.
· Klõpsa Add Optimal Design Point ja tabeli esimesse veergu ilmub praeguste andmete põhjal kõige lähedasem avatuse nurk, mis tagab meie soovitud massivoolu.
· Käivita analüüs uuesti, et leida täpne kraani nurk, mille puhul on meie massivool täpselt -2,Y kg/s
o Vajadusel lisa tabelisse veel kuni 4 optimaalne punkt, et lähendada tulemust soovitud väärtuseni
Küsimused
1. Mis nurga all peab olema kraan, et saavutada meie soovitud massivool -2,Y kg/s ?
(Märkus: Kui arvutustulemus erineb etteantud väärtusest vaid ümardamise tõttu, on lubatud tulemus ümardada lähima sajandikuni.)
2. Millisest nurgast alates ei toimu kraanis enam sisuliselt mingit voolu?
Valmis töö salvesta koostufaili nimega Ülesanne_3_Nimi_martikel.asm ja esita Moodlesse.
4. Ülesanne
Trükkplaadi soojuslike omaduste uuring
Loo trükkplaadi koostust uus analüüs SI-ühikutes ja määrata sellele keskkonnatingimused, komponentide materjalid ja soojusvood. Kontrollida, kas ventilaator suudab seadmeid piisaval määral jahutada.
Sisendparameetrid
· Sisemine analüüs voolu ja soojusjuhtivusega
· algtingimuste temperatuur: 25℃ ± Y (kui X on paaris, on pluss ja kui paaritu, on miinus)
· Voolis ja väliskeskkond: õhk
· Seinatingimused:
o Korpuse soojusjuhtivustegur: 7.9 W/m²·K
· Vaikimisi materjal: legeerimata teras (mild steel)
· Põhikiip (main chip):Mahtsoojusallikas võimsusega Q= Y W
· Kondensaatorid: Mahtsoojusallikas temperatuuriga T= 40℃
· Väikesed mikrokiibid (small chip): Mahtsoojusallikas Q= 5 W (summaarne)
· Toiteplokk (power supply): Mahtsoojusallikas temperatuuriga Q=50℃
· Trükkplaat:
o Tihedus: 1120 kg/m^3
o Erisoojus: 1400 J/(kg*K)
o Isotroopne
o Soojusjuhtivus: 10 W/(m*K)
o Sulamispunkt: 390 K
· Elektroonika komponendid:
o Tihedus: 2000 kg/m^3
o Erisoojus: 120 J/(kg*K)
o Isotroopne
o Soojusjuhtivus: 0,4 W/(m*K)
o Sulamispunkt: 390 K
algtingimused
· Keskonnarõhk: normaalrõhk
· Sisenev vool: väline sissepuhke ventilaator (External inlet fan)
· Ventilaator: aktsialane Papst 412
Töökäik
· Luua uus analüüs ja määrata abilisega kõik analüüsi algtingimused
· Määrata piirtingimused:
o Paigutada ventilaator ümara korgi sisepinnale (käsk Fans)
o Paigutada vooluava tingimus väljundavadele (käsk boundary conditions)
· Määrata mahtsoojusallikad (Käsk Sources→ Volume Source)
· Määrata komponentide materjalide omadused
o Trükkplaadi puhul luua uus materjal Selleks navigeerida asukohta Engineering Database →Materials→ Solids→ User Defined→ New Item ja täita materjalide omaduste tabel ning salvestada materjal
· Määrata mudeli erinevate komponentide materjalid (projektipuust Solid Materials)
o Emaplaat ja kaks väiksemat trükkplaat- enda loodud trükkplaat
o Kiibid- enda loodud elektroonika komponendid
o Radiaator- alumiinium
o Korgid- (klaas) isolaatorid (et need ei muudaks tulemusi)
o Ülejäänud jäävad vaikimisi materjaliks
· Määra analüüsi eesmärgid:
o Mahu eesmärk (Volume goal) põhikiibil ,et leida nende tahkiste maksimaalne temperatuur.
o Mahu eesmärk (Volume goal) väikestele kiipidele, et leida nende tahkiste maksimaalne temperatuur.
o Pinna eesmärk ventilaatori sisendavale- keskmine staatiline rõhk
o Pinna eesmärk väljundavadele- massivool
o Globaalne eesmärk- keskmine staatiline rõhk
o Globaalne eesmärk- keskmine voolise temperatuur
o Tihenda võrgustikku vastavalt arvuti võimekusele ja vajadusele, kuid minimaalselt vali automaatne võrgustamine tasemeni 3 ja määra ribide vahe minimaalseks pilu suuruseks (miinimum gap size). Nii adapteerub võrk kitsaste kanalite järgi.
· Käivita analüüsi lahendaja
· Tulemuste alt vali eesmärgi graafik (Goal plots) ja koosta kõigi eesmärkide graafikud.
o Lisaks ekspordi tulemused Excelisse, sest neid on seal mugavam vaadata kui Solid Edge’i graafikaalas.
· Koosta voolutrajektooride (Flow Trjectories) graafik kiiruse (velocity) alusel sisendavast kuni väljundini, et visualiseerida õhuvoolu läbi korpuse.
o Muuda trajektooride tüüpi ja tihedust, kuni oled visualisatsiooniga rahul.
· Koosta lõikegraafik (Cut plot) emaplaadi pinnaga paralleelselt
o Kasuta contours käsku, et luua voolukiirustest kontuuridega graafik
o Muuda graafiku parameetreid, kuni tulemus kajastab vooluolukorda sinu meelest kõige paremini.
o Muuda lisa graafikule vektorid, et voolusuunad oleksid selgemad, vajadusel kohenda nende parameetreid.
· Klooni see lõikegraafik ja määra uue graafiku parameetriks voolise temperatuur kontuuride alusel.
o Muuda graafiku kõrgust emaplaadi suhtes, et graafik kajastaks väikeste kiipide ümbrust, kuid lõikepind ei läbiks kondensaatoreid ja radiaatorit.
· Koosta pinna graafik (Surface plot) kõigi tahkete soojusallikate pindade temperatuuri kujutamiseks (võib nii ühe graafikuga kui ka komponentidest eraldi).
o Vali view menüüst Wireframe, et tahkete kehade pinnalt graafikut paremini eristada või peida soovitud komponendid.
· Muuda graafiku lahutusvõimet ja/või kuvatavate väärtuste vahemikku, et tuua erinevad temperatuurid paremini esile.
Küsimus
1. Anna vabas vormis hinnang projekteeritud elektroonika karbi jahutusele. Mis on murekohad ja kuidas sina neid kõrvaldaksid?