การกำหนดทางเข้าทางออกของของไหลในโปรแกรม SolidWorks Flow Simulation จะต้องกำหนดค่าเป็น Pressure Opening อย่างน้อยหนึ่งตำแหน่ง เช่น กำหนดทางเข้าเป็น Inlet Volume Flow Rate ส่วนทางออกจะต้องกำหนดเป็น Environment Pressure เป็นต้น ซึ่งค่าของ Pressure Opening ในโปรแกรม มีอยู่ 3 ชนิดคือ
- Environment Pressure
- Static Pressure
- Total Pressure
ในบทความจึงขออธิบายความแตกต่างและการเลือกใช้งาน Pressure Opening ได้อย่างถูกต้อง
ก่อนอื่นเรามาทำความเข้าใจเรื่องคำศัพท์เกี่ยวกับ Pressure ที่ใช้กันทั่วๆไปกันก่อน ดังนี้
- ค่า Pressure ที่ใช้ในการคำนวณจะมี 3 ชนิดคือ Total Pressure, Static Pressure, Dynamic Pressure
- สูตรของค่า Pressure คือ Total Pressure = Static Pressure + Dynamic Pressure
- โดยปกติแล้วค่า Total Pressure กับ Static Pressure จะสามารถวัดได้จากเครื่องมือวัดอย่าง Pitot Tube ส่วน Dynamic Pressure จะได้จากการคำนวณตามสูตร ซึ่่งเราจะใช้ Dynamic Pressure ไปคำนวณหาความเร็วของของไหลได้ต่อ
เมื่อเราเข้าใจแล้วว่า Pressure มีกี่ชนิดและมีสูตรคำนวณเป็นอย่างไรบ้าง คราวนี้ทำความเข้าใจเกี่ยวกับ Pressure ในความเป็นจริงกับโปรแกรม Flow Simulation จะเทียบกันได้อย่างไร
- สภาวะที่ไม่มีความดันเลยเรียกว่า Absolute Zero Pressure
- บนพื้นโลกมีอากาศอยู่ ทำให้เกิดความดันขึ้น โดยปกติเราจะกำหนดให้ความดันบนพื้นโลกเท่ากับ 1 Bar
- เครื่องมือวัดความดันที่เราใช้กันอยู่จะใช้แรงดันบนพื้นโลกเป็นเกณฑ์ เราเรียกความดันที่ได้จากเครื่องมือวัดว่า Pressure Guage
- ค่า Absolute Pressure = Pressure Guage + ความดันบนพื้นโลก
- ในโปรแกรม Flow Simulation จะให้เรากำหนดค่า Absolute Pressure
ดังนั้นในโปรแกรม SolidWorks Flow Simulation ที่มี Pressure Opening อยู่ 3 แบบ จะใช้ดังนี้
- Static Pressure จะใช้กำหนดบริเวณที่ทราบค่าแรงดันจากเกจที่ติดอยู่
- Total Pressure จะใช้กำหนดบริเวณที่ทราบแรงดันรวมทั้งหมด ซึ่งมักจะเป็นตำแหน่งที่เป็น Reservoir เช่น ถังแรงดัน, อ่างเก็บน้ำ เป็นต้น
- Environemnt Pressure เป็น Pressure ที่เปลี่ยนไปมาระหว่าง Static กับ Total ดังนี้
- ถ้าตำแหน่งที่กำหนด Environment Pressure เป็นทางออกของของไหล ตัว Environment จะมีค่าเท่ากับ Static Pressure
- ถ้าตำแหน่งที่กำหนด Environment Pressure เป็นทางเข้าของของไหล ตัว Environment จะมีค่าเท่ากับ Total Pressure
เมื่อเข้าใจความหมายของ Pressure แบบต่างๆแล้ว คราวนี้จะขอยกตัวอย่างงานว่าจะต้องกำหนด Pressure ค่าไหน ดังนี้
ตัวอย่าง ถังแรงดัน 10 bar ต่อกับท่อ ที่ปลายที่ติด Nozzle ไว้ ต้องการทราบว่าแก็สที่ออกจาก Nozzle สู่บรรยากาศรอบนอกจะมีทิศทางและความเร็วเท่าไร
- ในการวิเคราะห๋นี้ให้เอาถังแก็สออกจากการคำนวณ แล้วเหลือแค่ท่อกับ Nozzle ไว้ก็พอ
- ฝั่งที่เป็นถังแก็สจะกำหนดเป็น Total Pressure = 11 bar เพราะว่าแก็สในถังอยู่นิ่งทั้งหมด ดังนั้นความดันที่วัดได้จากเครื่องมือวัดคือ Static Pressure จะเท่ากับ Total Pressure และในการกำหนดค่าในโปรแกรมจะใช้ Absolute pressure ดังนั้นจึงต้องบวกค่าความดันบรรยากาศบนพื้นโลกไปด้วยอีก 1 bar
- ฝั่งที่เป็นทางออก Nozzle กำหนดเป็น Static Pressure หรือ Environment Pressure เท่ากับ 1 bar
