जब पानी किसी लचीले बांध पर दबाव डालता है तो क्या होता है? बांध झुकने लगता है, और जैसे ही उसमें एक छेद बनता है, पानी बहने लगता है। पानी की यह गति बांध के आकार में होने वाले बदलावों को भी प्रभावित करती है।.

इस प्रकार की परस्पर क्रिया का अध्ययन करने के लिए, इंजीनियर में SIMULIA पर 3DEXPERIENCE प्लेटफॉर्म युग्मित यूलरियन-लैग्रेंजियन (CEL) विश्लेषण का उपयोग कर सकते हैं।

इस ब्लॉग में, हम सबसे पहले देखेंगे कि CEL कैसे काम करता है और यह अन्य सिमुलेशन विधियों से कैसे भिन्न है। फिर, हम इसका उपयोग पानी के दबाव में झुकने वाले एक लोचदार बांध का अनुकरण करने के लिए करेंगे।.

आप सीखेंगे कि सामग्रियों को कैसे परिभाषित किया जाए, द्रव और संरचनात्मक डोमेन कैसे स्थापित किए जाएं, पानी और बांध के बीच संपर्क कैसे परिभाषित किया जाए, सिमुलेशन कैसे चलाया जाए और परिणामों की समीक्षा कैसे की जाए।.

1. युग्मित यूलरियन-लैग्रेंजियन (सीईएल) विश्लेषण क्या है?

कुछ सिमुलेशन में, पुर्जे इतने अधिक विकृत हो सकते हैं कि उनका जाल बिगड़ जाता है। इससे परिणाम कम सटीक हो सकते हैं या गणना के दौरान समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं। CEL दो अलग-अलग दृष्टिकोणों - यूलरियन और लैग्रेंजियन - को मिलाकर इंजीनियरों को इन स्थितियों से निपटने में मदद करता है।.

आइए देखते हैं कि वे कैसे काम करते हैं।.

• लैग्रेंजियन विश्लेषण

लैग्रेंजियन विश्लेषण में, मेश पदार्थ के साथ गति करता है। यह विधि आमतौर पर ठोस भागों के लिए उपयोग की जाती है क्योंकि यह इंजीनियरों को उनके विरूपण का अध्ययन करने की अनुमति देती है।.

हालांकि, जब किसी हिस्से में बहुत अधिक विरूपण होता है, तो उसकी जाली बुरी तरह से विकृत हो सकती है।.

• यूलरियन विश्लेषण

यूलरियन विश्लेषण में, पदार्थ के हिलने-डुलने के दौरान मेश अपनी जगह पर स्थिर रहता है। यह तरल पदार्थों और उन पदार्थों के अनुकरण के लिए उपयोगी है जो काफी गतिमान या विकृत होते हैं।.

उदाहरण के लिए, इसका उपयोग किसी छिद्र से बहने वाले पानी या उच्च गति के प्रभाव के दौरान गतिमान सामग्री का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है।.

• मनमाना लैग्रेंजियन-यूलरियन (एएलई) विश्लेषण

ALE दोनों दृष्टिकोणों के पहलुओं को जोड़ता है। मेश सामग्री से स्वतंत्र रूप से गति कर सकता है, जिससे सिमुलेशन के आगे बढ़ने पर मेश की गुणवत्ता बनाए रखने में मदद मिलती है।.

जब विरूपण नियंत्रण योग्य हो तो ALE एक अच्छा विकल्प हो सकता है। हालांकि, कुछ समस्याओं में सामग्री की गति इतनी अधिक होती है कि यह विधि प्रभावी ढंग से काम नहीं कर पाती।.

इन तीनों विधियों की तुलना कैसे की जा सकती है?

रॉड इम्पैक्ट सिमुलेशन एक उपयोगी उदाहरण है।.

• लैग्रेंजियन: जाल छड़ का अनुसरण करता है, लेकिन प्रभाव क्षेत्र के आसपास यह विकृत हो सकता है।
• एएलई: यह मेश विरूपण के अनुरूप समायोजित हो सकता है, जिससे इसकी गुणवत्ता बनाए रखने में मदद मिलती है।
• यूलरियन: छड़ की सामग्री एक निश्चित जाल से होकर गुजरती है। विरूपण को सटीक रूप से पकड़ने के लिए प्रभाव क्षेत्र के आसपास एक महीन जाल की आवश्यकता हो सकती है।

प्रत्येक विधि के अपने फायदे हैं। सही चुनाव इस बात पर निर्भर करता है कि सिमुलेशन के दौरान सामग्री कितनी विकृत होती है और कैसे गति करती है।.

चित्र 1. रॉड इम्पैक्ट विश्लेषण में लैग्रेंजियन, एएलई और यूलरियन मेश फॉर्मूलेशन की तुलना

CEL उदाहरण: वाशिंग मशीन

वाशिंग मशीन इस बात का एक अच्छा उदाहरण है कि कैसे सीईएल का उपयोग द्रव-संरचना अंतःक्रिया का अनुकरण करने के लिए किया जा सकता है।.

धुलाई चक्र के दौरान, पानी ड्रम के चारों ओर घूमता है और घूर्णनशील घटकों के साथ परस्पर क्रिया करता है। CEL सिमुलेशन में, पानी को यूलरियन मेश का उपयोग करके दर्शाया जाता है, जिससे यह स्थिर मेश के माध्यम से गति कर सकता है, जबकि ड्रम जैसे ठोस घटकों को लैग्रेंजियन मेश का उपयोग करके दर्शाया जाता है जो उनकी गति और विरूपण का अनुसरण करता है।.

पानी और ठोस घटकों के बीच संपर्क से सिमुलेशन उनके परस्पर क्रिया को समझने में सक्षम होता है।.

यह उदाहरण दर्शाता है कि कैसे सीईएल इंजीनियरों को तरल पदार्थों की गति और गतिशील संरचनाओं के साथ उनकी परस्पर क्रिया का अध्ययन करने में मदद कर सकता है।.

चित्र 2. सीईएल सिमुलेशन उदाहरण: वाशिंग मशीन में पानी का प्रवाह

CEL कैसे काम करता है?

CEL एक ही सिमुलेशन में यूलरियन और लैग्रेंजियन दृष्टिकोणों को संयोजित करता है।.

हमारे लचीले बांध के उदाहरण में:

• बांध (लैग्रेंजियन): जाल बांध के मुड़ने और विकृत होने के साथ-साथ चलता है।

• जल (यूलरियन): जल एक निश्चित जाल के माध्यम से प्रवाहित होता है।

• संपर्क अंतःक्रिया: यह सिमुलेशन के दौरान पानी और बांध को परस्पर क्रिया करने की अनुमति देता है।

सीईएल उन अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी है जिनमें द्रव प्रवाह, बड़े विरूपण और द्रव तथा ठोस संरचनाओं के बीच परस्पर क्रिया शामिल होती है।.

अब, आइए SIMULIA 3DEXPERIENCEमें एक लोचदार बांध के विरूपण का अनुकरण करने के लिए इस दृष्टिकोण को लागू करें।.

2. लोचदार बांध मॉडल को समझना

इस सिमुलेशन का उद्देश्य यह अध्ययन करना है कि जल दाब बांध को कैसे प्रभावित करता है और बांध के विरूपण से जल प्रवाह में क्या परिवर्तन आता है।.

चित्र 3. प्रत्यास्थ बांध का अनुकरण

इस मॉडल में तीन भाग हैं:

• बांध: एक लचीली संरचना जो पानी के दबाव में झुक जाती है।
• जलाशय: वह क्षेत्र जिसमें पानी होता है।
• प्रारंभिक जल: सिमुलेशन की शुरुआत में बांध के पीछे रखा गया पानी की मात्रा।

बांध का ऊपरी सिरा स्थिर है और दूसरा सिरा स्वतंत्र है। शुरुआत में पानी बांध के पीछे रुका रहता है।.

चित्र 4. लोचदार बांध असेंबली के तीन भाग

सिमुलेशन शुरू होते ही, पानी के दबाव के कारण बांध झुक जाता है। एक दरार बन जाती है, जिससे पानी बहने लगता है। बहता हुआ पानी फिर बांध के साथ परस्पर क्रिया करता है, जिससे बांध का विरूपण जारी रहता है।.

यह सिमुलेशन कुल 0.2 सेकंड।

बांध और जलाशय के लिए मेश सेटअप

चित्र 5. लोचदार बांध सिमुलेशन के लिए मेश सेटअप

बांध और जलाशय को पार्टिशन हेक्स मेश तकनीक का उपयोग करके रैखिक षट्भुजीय तत्वों के साथ जालीदार बनाया गया है।.

बांध के लिए, इसके विरूपण को पकड़ने के लिए, मोटाई के माध्यम से झुकने की दिशा में चार तत्वों का उपयोग किया जाता है।.

प्रारंभिक जल ज्यामिति को पारंपरिक ठोस के रूप में नहीं बनाया जाता है। इसके बजाय, इसका उपयोग यूलरियन डोमेन के भीतर जल के प्रारंभिक स्थान को परिभाषित करने के लिए किया जाता है।.

यह व्यवस्था बांध को विकृत होने की अनुमति देती है जबकि पानी स्थिर यूलरियन जाल से होकर गुजरता है।.

3. सामग्री के गुणों को परिभाषित करना

सिमुलेशन शुरू करने से पहले, हमें बांध और पानी के लिए आवश्यक सामग्री को परिभाषित करना होगा।.

बांध सामग्री

इस बांध में निम्नलिखित गुणों वाली एक रेखीय प्रत्यास्थ सामग्री का उपयोग किया गया है:

यंग मापांक बांध की कठोरता को परिभाषित करता है, जबकि पॉइसन अनुपात यह बताता है कि यह विभिन्न दिशाओं में कितना विकृत होता है। घनत्व प्रति इकाई आयतन द्रव्यमान को परिभाषित करता है।.

जल पदार्थ

पानी को Us-Up अवस्था समीकरण (EOS) मॉडल का उपयोग करके परिभाषित किया गया है। यह मॉडल बताता है कि पानी का दबाव उसके घनत्व के साथ कैसे बदलता है।.

चित्र 6. जल पदार्थ को परिभाषित करना

निम्नलिखित गुणों के साथ वाटर (डैम) नामक एक सामग्री बनाएं :

ये गुण सिमुलेशन के दौरान पानी के व्यवहार को परिभाषित करने में मदद करते हैं, जिसमें इसकी संपीड्यता और प्रवाह के प्रति प्रतिरोध शामिल है।.

4. यूलरियन गुणों को परिभाषित करना

सामग्री तैयार हो जाने के बाद, हम यूलरियन डोमेन को परिभाषित कर सकते हैं।.

सबसे पहले, जलाशय वाले हिस्से को यूलरियन गुणधर्म के आधार के रूप में चुनें। यह उस क्षेत्र को परिभाषित करता है जिसके माध्यम से पानी प्रवाहित हो सकता है।.

इसके बाद, जल (बांध) सामग्री असाइन करें। इससे सिमुलेशन को पता चलता है कि शुरुआत में पानी कहाँ स्थित है।

यूलरियन मेश स्थिर रहता है जबकि पानी उसमें से होकर गुजरता है। इस उदाहरण के लिए CEL का उपयोग करने का यह एक मुख्य लाभ है।.

चित्र 7. यूलरियन गुणों को परिभाषित करना

5. भौतिकी सिमुलेशन स्थापित करना

अब, मौजूदा परिमित तत्व मॉडल का उपयोग करके CEL के साथ इलास्टिक डैम सिमुलेशन नामक एक संरचनात्मक सिमुलेशन बनाएं ।

विश्लेषण प्रक्रिया

एक एक्सप्लिसिट डायनेमिक्स प्रक्रिया का चयन करें और कुल सिमुलेशन समय को 0.2 सेकंड पर सेट करें।

यह प्रक्रिया इस उदाहरण में शामिल बड़े विरूपण और संपर्क अंतःक्रियाओं के लिए उपयुक्त है।.

चित्र 8. स्पष्ट गतिशील चरण

पानी और बांध के बीच संपर्क को परिभाषित करना

यूलरियन जल क्षेत्र और लैग्रेंजियन बांध के बीच एक सामान्य, घर्षण रहित संपर्क अंतःक्रिया स्थापित करें।.

इससे बांध के मुड़ने और खुलने के दौरान पानी को बांध के साथ परस्पर क्रिया करने का अवसर मिलता है।.

चित्र 9. सामान्य संपर्क को परिभाषित करना

समरूपता की शर्तों को लागू करना

यह मॉडल बांध के एक पतले हिस्से को दर्शाता है ताकि समस्या के मुख्य व्यवहार को बनाए रखते हुए सिमुलेशन का आकार कम किया जा सके।.

बांध और पानी की अवांछित समतल से बाहर की गति को रोकने के लिए अनुप्रयुक्त स्थानांतरीय वेग सीमा शर्तों को लागू करें ।

चित्र 10. अनुप्रयुक्त स्थानांतरीय वेग

यूलरियन सीमा शर्तों को परिभाषित करना

पानी को निर्धारित सिमुलेशन क्षेत्र के अंदर ही रहना चाहिए, सिवाय उस खुले स्थान के जहाँ से वह बाहर बह सकता है।.

जलाशय की निचली और दाहिनी सीमाओं से पानी के रिसाव को रोकने के लिए यूलरियन सीमा शर्तों को लागू करें।.

आप इन शर्तों को लागू करने के लिए पूर्वनिर्धारित समूह 'रिजर्वॉयर बॉटम' और 'रिजर्वॉयर राइट' का उपयोग कर सकते हैं।

चित्र 11. यूलरियन सीमा शर्तों को परिभाषित करना

बांध की मरम्मत करना

बांध एक सिरे पर स्थिर है और दूसरे सिरे पर स्वतंत्र है। पूर्वनिर्धारित डैम फिक्स समूह पर उपयुक्त प्रतिबंध लागू करें।

इससे बांध का स्वतंत्र सिरा पानी के दबाव के कारण मुड़ सकता है।.

चित्र 12. बांध की मरम्मत

गुरुत्वाकर्षण लागू करना

खुले स्थान से पानी के प्रवाह को संचालित करने के लिए डिफ़ॉल्ट सेटिंग्स का उपयोग करके पूरे मॉडल पर गुरुत्वाकर्षण लागू करें।.

इस अभ्यास के लिए, पानी में गुरुत्वाकर्षण के कारण उत्पन्न होने वाले प्रारंभिक तनावों को अनदेखा करें।.

चित्र 13. गुरुत्वाकर्षण का अनुप्रयोग

6. आउटपुट अनुरोधों को कॉन्फ़िगर करना

सिमुलेशन चलाने से पहले, हमें यह परिभाषित करने की आवश्यकता है कि किन परिणामों को सहेजना है।.

तरल परिणाम

निम्नलिखित फ़ील्ड आउटपुट वैरिएबल का अनुरोध करें:

• यूलरियन वॉल्यूम अंश (ईवीएफ): यह दर्शाता है कि प्रत्येक यूलरियन तत्व का कितना भाग पानी द्वारा अधिग्रहित है।
• आयतन-औसत घनत्व: यह दर्शाता है कि जल का घनत्व पूरे क्षेत्र में कैसे वितरित होता है।

आउटपुट आवृत्ति को 20 समान अंतराल वाले समय अंतरालों पर सेट करें।.

ये परिणाम हमें बांध के झुकने और उसके खुलने के दौरान पानी की गति का पता लगाने में मदद करेंगे।.

चित्र 14. आउटपुट_यूलरियन वॉल्यूम अंश EVF+घनत्व/औसत

बांध विरूपण के परिणाम

पूर्वनिर्धारित डैम टिप समूह के लिए, U2 और U3 घटकों के लिए प्रत्येक 0.01 सेकंड में विस्थापन इतिहास आउटपुट का अनुरोध करें।

इन परिणामों से पता चलेगा कि सिमुलेशन के दौरान बांध का मुक्त सिरा कैसे गति करता है।.

चित्र 15. आउटपुट_विस्थापन_U2_U3

तत्व प्रकार

यदि एलिमेंट असाइनमेंट आवश्यक है, तो निम्नलिखित प्रकारों का उपयोग करें:

चित्र 16. वैश्विक तत्व प्रकार असाइनमेंट

7. सिमुलेशन चलाना और परिणामों की समीक्षा करना

सब कुछ कॉन्फ़िगर करने के बाद, सिमुलेशन चलाएं और अपने परिणाम सहेजें।.

अब आप यह जांच कर सकते हैं कि पानी कैसे बहता है और बांध पानी के दबाव पर कैसे प्रतिक्रिया करता है।.

पानी के प्रवाह की कल्पना करना

यूलरियन वॉल्यूम फ्रैक्शन (ईवीएफ) का कंटूर प्लॉट बनाएं और केवल जल पदार्थ से संबंधित तत्वों को प्रदर्शित करें। जल से भरे क्षेत्रों को दर्शाने के लिए नीले रंग का उपयोग करें।

अलग-अलग समय बिंदुओं पर परिणामों की समीक्षा करें ताकि यह देखा जा सके कि जलाशय में पानी कैसे प्रवाहित होता है और खुले स्थान से कैसे गुजरता है।.

इससे यह समझना आसान हो जाता है कि बांध के विकृत होने पर जल वितरण में कैसे परिवर्तन होता है।.

चित्र 17. परिणाम_उत्पन्न कंटूर प्लॉट ईवीएफ

बांध के विरूपण की जाँच करना

इसके बाद, समय के सापेक्ष U2 और U3 घटकों के लिए बांध के ऊपरी सिरे के विस्थापन इतिहास का ग्राफ बनाएं।.

ये वक्र दर्शाते हैं कि सिमुलेशन के दौरान बांध कैसे चलता है और उसका विरूपण कैसे विकसित होता है।.

विस्थापन वक्रों की तुलना जल आयतन अंश आरेखों से करके, हम जल प्रवाह और बांध की गति के बीच के संबंध को बेहतर ढंग से समझ सकते हैं।.

ये सभी परिणाम हमें सिमुलेशन के दौरान तरल और संरचनात्मक व्यवहार का मूल्यांकन करने में मदद करते हैं।.

चित्र 18. परिणाम_XY_प्लॉट

निष्कर्ष

सीईएल विश्लेषण उन समस्याओं का अनुकरण करने का एक उपयोगी तरीका प्रदान करता है जहां तरल पदार्थ और ठोस संरचनाएं परस्पर क्रिया करती हैं और महत्वपूर्ण गति से गुजरती हैं।.

इस ब्लॉग में, हमने SIMULIA 3DEXPERIENCEमें एक लोचदार बांध पर CEL लागू करने से पहले लैग्रेंजियन, यूलरियन और ALE विधियों के बीच अंतरों का पता लगाया।.

इसके बाद हमने भौतिक गुणों को परिभाषित किया, यूलरियन डोमेन को कॉन्फ़िगर किया, पानी और बांध के बीच संपर्क स्थापित किया और विश्लेषण और आउटपुट अनुरोधों को सेट अप किया।.

अंत में, हमने यूलरियन वॉल्यूम फ्रैक्शन प्लॉट का उपयोग करके जल प्रवाह की समीक्षा की और विस्थापन इतिहास के माध्यम से बांध की गति का अध्ययन किया।.

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Hanen Bdioui

ChampionXperience में सेल्स डेवलपमेंट रिप्रेजेंटेटिव

Hanen Bdioui ChampionXperienceकी एडिटर-इन-चीफ हैं, जहां वे सीएडी, वीआर और उभरती इंजीनियरिंग तकनीकों पर कंटेंट तैयार करती हैं। वे डसॉल्ट सिस्टम्स में कंटेंट क्रिएटर और SOLIDWORKS एप्लीकेशन इंजीनियर के रूप में काम करती हैं, और इंजीनियरिंग डॉट कॉम और इंजीन रूल्स के लिए तकनीकी लेखिका के रूप में सीएडी, पीएलएम और सिमुलेशन से संबंधित विषयों पर लिखती हैं। हेनेन 3DEXCITE 3DEXPERIENCE प्लेटफॉर्म 3डीएक्साइट और Onshapeके लिए विशेष कंटेंट भी तैयार करती हैं, जो इंजीनियरों और कंपनियों को आधुनिक डिजिटल वर्कफ़्लो अपनाने में सहायता करता है।.

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