Su esnek bir baraja karşı itme uyguladığında ne olur? Baraj bükülmeye başlar ve bir açıklık oluştuğunda su buradan akmaya başlar. Suyun bu hareketi, barajın nasıl deforme olacağını da etkiler.

Bu tür etkileşimleri incelemek için mühendisler, Euler SIMULIA Birleşik 3DEXPERIENCE . -Lagrange (CEL) kullanabilirler

Bu blog yazısında öncelikle CEL'in nasıl çalıştığına ve diğer simülasyon yöntemlerinden nasıl farklı olduğuna bakacağız. Ardından, su basıncı altında bükülen elastik bir barajı simüle etmek için onu kullanacağız.

Malzemeleri tanımlamayı, akışkan ve yapısal alanları kurmayı, su ile baraj arasındaki teması tanımlamayı, simülasyonu çalıştırmayı ve sonuçları incelemeyi öğreneceksiniz.

1. Birleşik Euler-Lagrange (CEL) Analizi Nedir?

Bazı simülasyonlarda, parçalar o kadar çok deforme olabilir ki, ağ yapısı bozulabilir. Bu durum, sonuçların doğruluğunu azaltabilir veya hesaplama sırasında sorunlara yol açabilir. CEL, Euler ve Lagrange yaklaşımlarını birleştirerek mühendislerin bu durumlarla başa çıkmasına yardımcı olur.

Şimdi bunların nasıl çalıştığına bakalım.

• Lagrangian analizi

Lagrange analizinde, ağ malzeme ile birlikte hareket eder. Bu yöntem, mühendislerin deformasyonu takip etmelerine olanak sağladığı için genellikle katı parçalar için kullanılır.

Ancak bir parça çok büyük bir deformasyona uğradığında, ağ yapısı ciddi şekilde bozulabilir.

• Euler analizi

Euler analizinde, malzeme ağ içinden geçerken ağ yapısı sabit kalır. Bu da onu, önemli ölçüde hareket eden veya deforme olan sıvıları ve malzemeleri simüle etmek için kullanışlı hale getirir.

Örneğin, bir açıklıktan akan suyu veya yüksek hızlı bir çarpma sırasında hareket eden malzemeyi incelemek için kullanılabilir.

• Keyfi Lagrangian-Eulerian (ALE) analizi

ALE, her iki yaklaşımın da özelliklerini bir araya getiriyor. Ağ, malzemeden bağımsız olarak hareket edebiliyor ve bu da simülasyon ilerledikçe iyi ağ kalitesinin korunmasına yardımcı oluyor.

ALE, deformasyonun kontrol edilebilir olduğu durumlarda iyi bir seçenek olabilir. Bununla birlikte, bazı problemler bu yaklaşımın etkili bir şekilde çalışması için çok fazla malzeme hareketini içerir.

Bu üç yöntem nasıl karşılaştırılır?

Çubuk darbesi simülasyonu faydalı bir örnektir.

• Lagrangian: Ağ, çubuğu takip eder, ancak darbe bölgesinin etrafında bozulmaya uğrayabilir.
• ALE: Ağ yapısı deformasyona uyum sağlayarak kalitesinin korunmasına yardımcı olur.
• Euler yaklaşımı: Çubuk malzemesi sabit bir ağ üzerinden hareket eder. Deformasyonu doğru bir şekilde yakalamak için darbe bölgesinin etrafında daha ince bir ağ gerekebilir.

Her yöntemin avantajları vardır. Doğru seçim, malzemenin ne kadar deforme olduğuna ve simülasyon sırasında nasıl hareket ettiğine bağlıdır.

Şekil 1. Çubuk Darbe Analizinde Lagrangian, ALE ve Eulerian Ağ Formülasyonlarının Karşılaştırılması

CEL Örneği: Çamaşır Makinesi

Çamaşır makinesi, CEL'in sıvı-yapı etkileşimini simüle etmek için nasıl kullanılabileceğine iyi bir örnektir.

Yıkama döngüsü sırasında su, tamburun içinde hareket eder ve dönen bileşenlerle etkileşime girer. Bir CEL simülasyonunda, su, sabit bir ağ üzerinden hareket etmesine izin veren bir Euler ağı kullanılarak temsil edilirken, tambur gibi katı bileşenler, hareketlerini ve deformasyonlarını takip eden bir Lagrange ağı kullanılarak temsil edilir.

Su ve katı bileşenler arasındaki temas, simülasyonun bunların etkileşimini yakalamasına olanak tanır.

Bu örnek, CEL'in mühendislerin sıvıların hareketini ve hareketli yapılarla etkileşimini incelemelerine nasıl yardımcı olabileceğini göstermektedir.

Şekil 2. CEL Simülasyon Örneği: Çamaşır Makinesinde Su Akışı

CEL nasıl çalışır?

CEL, aynı simülasyonda Euler ve Lagrange yaklaşımlarını birleştirir.

Esnek baraj örneğimizde:

• Baraj (Lagrangian): Ağ, barajın bükülüp deforme olurkenki hareketini takip eder.

• Su (Euler denklemi): Su, sabit bir ağdan geçer.

• Temas etkileşimi: Simülasyon sırasında su ve barajın etkileşime girmesine olanak tanır.

CEL, akışkan akışı, büyük deformasyonlar ve akışkanlar ile katı yapılar arasındaki etkileşimleri içeren uygulamalar için kullanışlıdır.

Şimdi bu yaklaşımı SIMULIA 3DEXPERIENCEelastik bir barajın deformasyonunu simüle etmek için uygulayalım.

2. Elastik Baraj Modelini Anlamak

Bu simülasyonun amacı, su basıncının barajı nasıl etkilediğini ve barajın deformasyonunun su akışını nasıl değiştirdiğini incelemektir.

Şekil 3. Elastik Barajın Simülasyonu

Model üç bölümden oluşmaktadır:

• Baraj: Su basıncı altında bükülebilen esnek yapı.
• Su deposu: Suyu içeren alan.
• Başlangıç ​​suyu: Simülasyonun başlangıcında barajın arkasına yerleştirilen su hacmi.

Barajın üst ucu sabit, diğer ucu ise serbesttir. Başlangıçta barajın arkasında su tutulur.

Şekil 4. Elastik Baraj Montajının Üç Parçası

Simülasyon başladığında, su basıncı barajın bükülmesine neden olur. Bir açıklık oluşur ve suyun akmasına izin verir. Hareket eden su, baraj deforme olmaya devam ederken onunla etkileşime girer.

Simülasyon toplam 0,2 saniye.

Baraj ve Rezervuar için Ağ Kurulumu

Şekil 5. Elastik Baraj Simülasyonu için Ağ Yapısı

Baraj ve rezervuar, Partition Hex Mesh tekniği kullanılarak doğrusal altıgen elemanlarla ağ yapısına dönüştürülmüştür.

Barajda, deformasyonu yakalamak için bükülme yönünde kalınlık boyunca dört eleman kullanılmıştır.

Suyun başlangıçtaki geometrisi geleneksel bir katı cisim olarak ağlandırılmaz. Bunun yerine, suyun Euler alanı içindeki başlangıç ​​konumunu tanımlamak için kullanılır.

Bu düzenek, su sabit Euler ağından geçerken barajın deforme olmasına olanak tanır.

3. Malzeme Özelliklerinin Tanımlanması

Simülasyonu kurmadan önce, baraj ve su için gerekli malzemeleri tanımlamamız gerekiyor.

Baraj malzemesi

Barajda aşağıdaki özelliklere sahip doğrusal elastik bir malzeme kullanılmıştır:

Young modülü barajın ne kadar sert olduğunu tanımlarken, Poisson oranı farklı yönlerdeki deformasyonunu açıklar. Yoğunluk ise birim hacim başına kütlesini tanımlar.

Su maddesi

Su, Us-Up hal denklemi (EOS) modeli kullanılarak tanımlanır. Bu model, suyun basıncının yoğunluğuyla nasıl değiştiğini açıklar.

Şekil 6. Su Maddesinin Tanımlanması

Aşağıdaki özelliklere sahip Su (Baraj) adında bir malzeme oluşturun :

Bu özellikler, simülasyon sırasında suyun davranışını, sıkıştırılabilirliğini ve akışa karşı direncini tanımlamaya yardımcı olur.

4. Euler Özelliklerinin Tanımlanması

Malzemeler hazır olduğunda, Euler alanını tanımlayabiliriz.

Öncelikle, Euler özelliğinin desteği olarak rezervuar kısmını seçin. Bu, suyun hareket edebileceği bölgeyi tanımlar.

Ardından, Su (Baraj) malzemesini atayın. Bu, simülasyona suyun başlangıçta nerede bulunduğunu gösterir.

Su içinden geçerken Euler ağı sabit kalır. Bu, bu örnekte CEL kullanmanın başlıca avantajlarından biridir.

Şekil 7. Eulerci Özelliklerin Tanımlanması

5. Fizik Simülasyonunun Kurulumu

Şimdi, mevcut sonlu eleman modelini kullanarak CEL ile Elastik Baraj Simülasyonu adında bir yapısal simülasyon oluşturun

Analiz prosedürü

Açık Dinamikler prosedürünü seçin ve toplam simülasyon süresini 0,2 saniyeye ayarlayın.

Bu yöntem, bu örnekte söz konusu olan büyük deformasyon ve temas etkileşimleri için uygundur.

Şekil 8. Açık Dinamik Adım

Su ile baraj arasındaki teması tanımlamak

Euler su alanı ile Lagrangian barajı arasında genel, sürtünmesiz bir temas etkileşimi oluşturun.

Bu, suyun barajla etkileşime girmesine ve barajın kıvrılarak açıklığın oluşmasına olanak tanır.

Şekil 9. Genel Temasın Tanımlanması

Simetri koşullarını uygulamak

Model, problemin temel davranışını korurken simülasyonun boyutunu küçültmek için barajın ince bir dilimini temsil eder.

Barajın ve suyun istenmeyen düzlem dışı hareketini önlemek için Uygulanmış Öteleme Hızı sınır koşullarını uygulayın

Şekil 10. Uygulanan Öteleme Hızı

Euler sınır koşullarının tanımlanması

Su, dışarı akabileceği açıklık dışında, amaçlanan simülasyon bölgesinin içinde kalmalıdır.

Su deposunun alt ve sağ sınırlarından suyun dışarı kaçmasını önlemek için Euler sınır koşullarını uygulayın.

Bu koşulları uygulamak için önceden tanımlanmış Rezervuar Tabanı ve Rezervuar Sağ gruplarını kullanabilirsiniz

Şekil 11. Euler sınır koşullarının tanımlanması

Barajın onarımı

Baraj bir ucundan sabitlenmiş, diğer ucundan serbesttir. Önceden tanımlanmış Baraj Sabitleme grubuna uygun kısıtlamayı uygulayın.

Bu, barajın serbest ucunun su basıncı altında bükülmesine olanak tanır.

Şekil 12. Barajın Onarımı

Yerçekimini uygulamak

Varsayılan ayarları kullanarak modelin tamamına yerçekimi uygulayın ve böylece açıklıktan su akışını sağlayın.

Bu alıştırmada, sudaki yerçekiminin neden olduğu ilk gerilimleri göz ardı edin.

Şekil 13. Yerçekiminin Uygulanması

6. Çıktı İsteklerinin Yapılandırılması

Simülasyonu çalıştırmadan önce, hangi sonuçların kaydedileceğini belirlememiz gerekiyor.

Sıvı sonuçları

Aşağıdaki alan çıktı değişkenlerini talep edin:

• Euler hacim oranı (EVF): Her bir Euler elemanının ne kadarının su tarafından işgal edildiğini gösterir.
• Hacim ortalamalı yoğunluk: Suyun yoğunluğunun alan boyunca nasıl dağıldığını gösterir.

Çıkış frekansını 20 eşit aralıklı zaman aralığına ayarlayın.

Bu sonuçlar, barajın kıvrılması ve açıklığın oluşmasıyla birlikte suyun hareketini takip etmemize yardımcı olacaktır.

Şekil 14. Çıktı_Eulerian Hacim Oranı EVF+YOĞUNLUK/ORT.

Baraj deformasyonu sonuçları

Önceden tanımlanmış Baraj Ucu grubu için, U2 ve U3 bileşenlerine ait yer değiştirme geçmişi çıktısını her 0,01 saniyede bir isteyin.

Bu sonuçlar, barajın serbest ucunun simülasyon boyunca nasıl hareket ettiğini gösterecektir.

Şekil 15. Çıkış_Yer Değiştirme_U2_U3

Element türleri

Eleman ataması gerekiyorsa, aşağıdaki tipleri kullanın:

Şekil 16. Küresel Eleman Türü Ataması

7. Simülasyonun Çalıştırılması ve Sonuçların İncelenmesi

Her şeyi yapılandırdıktan sonra simülasyonu çalıştırın ve sonuçlarınızı kaydedin.

Artık suyun nasıl aktığını ve barajın su basıncına nasıl tepki verdiğini inceleyebilirsiniz.

Su akışını görselleştirmek

Euler hacim oranının (EVF) kontur grafiğini oluşturun ve yalnızca Su malzemesine atanmış elemanları görüntüleyin. Su dolu bölgeleri göstermek için mavi rengi kullanın.

Suyun rezervuardan nasıl aktığını ve açıklıktan nasıl geçtiğini görmek için farklı zaman noktalarındaki sonuçları inceleyin.

Bu, barajın deforme olmasıyla su dağılımının nasıl değiştiğini anlamayı kolaylaştırır.

Şekil 17. Sonuç_Kontur Grafiği Oluşturma EVF

Baraj deformasyonunun kontrolü

Ardından, U2 ve U3 bileşenleri için baraj ucunun yer değiştirme geçmişlerini zamana karşı grafiğe dökün.

Bu eğriler, simülasyon sırasında barajın nasıl hareket ettiğini ve deformasyonunun nasıl geliştiğini göstermektedir.

Yer değiştirme eğrilerini su hacmi oranı grafikleriyle karşılaştırarak, su akışı ile barajın hareketi arasındaki ilişkiyi daha iyi anlayabiliriz.

Bu sonuçlar, simülasyon boyunca akışkan ve yapısal davranışı değerlendirmemize yardımcı oluyor.

Şekil 18. Sonuç_XY_Grafikleri

Sonuç

CEL analizi, sıvıların ve katı yapıların etkileşime girdiği ve önemli hareketlere maruz kaldığı problemleri simüle etmek için kullanışlı bir yöntem sunar.

Bu blog yazımızda, CEL yöntemini SIMULIA 3DEXPERIENCEelastik bir baraj üzerinde uygulamadan önce Lagrangian, Eulerian ve ALE yöntemleri arasındaki farkları inceledik.

Ardından malzeme özelliklerini tanımladık, Euler alanını yapılandırdık, su ile baraj arasında bağlantı kurduk ve analiz ile çıktı isteklerini ayarladık.

Son olarak, Euler hacim oranı grafikleri kullanarak su akışını inceledik ve yer değiştirme geçmişleri aracılığıyla barajın hareketini araştırdık.

• Yazar
• Son Blog Yazıları

Hanen Bdioui

ChampionXperience'da Satış Geliştirme ChampionXperience

Hanen Bdioui ChampionXperienceBaş Editör olarak görev yapıyor ve CAD, VR ve gelişmekte olan mühendislik teknolojileri üzerine içerik üretiyor. Dassault Systèmes'te İçerik Oluşturucu ve SOLIDWORKS Uygulama Mühendisi olarak çalışıyor ve Engineering.com ile EngineeRules için CAD, PLM ve simülasyon konularında teknik yazar olarak katkıda bulunuyor. Hanen ayrıca 3DEXCITE, 3DEXPERIENCE platformu ve Onshapeiçin özel içerikler üreterek mühendislerin ve şirketlerin modern dijital iş akışlarını benimsemelerine destek oluyor.

son yazıları Hanen Bdioui (tümünü gör)

• Elastik Bir Barajın Simülasyonu Nasıl Yapılır SIMULIA 3DEXPERIENCE CEL Analizi Kullanarak - 27 Ekim 2026
• ZW3D WuKong 2027: Yenilikler Neler ve Hangi Geliştirmeler En Önemli? - 16 Ekim 2026
• Özel Malzeme Nasıl Oluşturulur SOLIDWORKS - 15 Mayıs 2026