การวิจัยและพัฒนาระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ เพื่อการออกแบบงานทางวิศวกรรมเครื่องกล : โครงการวิจัย
รายงานฉบับนี้ได้สรุปรวบรวมผลงานวิจัยที่เกิดขึ้นจากโครงการวิจัยเรื่อง "การวิจัยและพัฒนาระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์เพื่อการออกแบบงานทางวิศวกรรมเครื่องกล" เนื้อหาในรายงานเริ่มจากการศึกษาสมการเชิงอนุพันธ์ย่อยนาเวียร์-สโตกส์สำหรับการไหล ซึ่งจำแนกออกได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ คือ การไหลแบบไม่อัดตัวแล...
Saved in:
| Main Author: | |
|---|---|
| Other Authors: | |
| Format: | Technical Report |
| Language: | Thai |
| Published: |
จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
2006
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/2186 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Institution: | Chulalongkorn University |
| Language: | Thai |
| id |
th-cuir.2186 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
Chulalongkorn University |
| building |
Chulalongkorn University Library |
| country |
Thailand |
| collection |
Chulalongkorn University Intellectual Repository |
| language |
Thai |
| topic |
ไฟไนต์เอลิเมนต์ การออกแบบวิศวกรรม วิศวกรรมเครื่องกล--การออกแบบ |
| spellingShingle |
ไฟไนต์เอลิเมนต์ การออกแบบวิศวกรรม วิศวกรรมเครื่องกล--การออกแบบ ปราโมทย์ เดชะอำไพ การวิจัยและพัฒนาระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ เพื่อการออกแบบงานทางวิศวกรรมเครื่องกล : โครงการวิจัย |
| description |
รายงานฉบับนี้ได้สรุปรวบรวมผลงานวิจัยที่เกิดขึ้นจากโครงการวิจัยเรื่อง "การวิจัยและพัฒนาระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์เพื่อการออกแบบงานทางวิศวกรรมเครื่องกล" เนื้อหาในรายงานเริ่มจากการศึกษาสมการเชิงอนุพันธ์ย่อยนาเวียร์-สโตกส์สำหรับการไหล ซึ่งจำแนกออกได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ คือ การไหลแบบไม่อัดตัวและแบบอัดตัวได้ โดยในการไหลแต่ละประเภทได้ประยุกต์ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์เพื่อประดิษฐ์สมการไฟไนต์เอลิเมนต์เมตริกซ์ต่าง ๆ โดยละเอียด ทั้งสมการไฟไนต์เอลิเมนต์และเอลิเมนต์เมตริกซ์ที่เกิดขึ้นนี้ได้นำไปประดิษฐ์ต่อขึ้นเป็นไฟไนต์เอลิเมนต์โปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่เสอดคล้องกันรวมสองโปรแกรม ซึ่งได้ถูกตรวจสอบกับปัญหาพื้นฐานของการไหลที่มีผลเฉลยแม่นตรงหลายปัญหาก่อนนำไปใช้แก้ปัญหาอื่น ๆ ที่มีความซับซ้อนมากยิ่งขึ้นไป และเพื่อเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพของการคำนวณโดยเฉพาะในการแก้ปัญหาการไหลความเร็วสูงแบบอัดตัวได้ซึ่งมักประกอบด้วยคลื่นช็อคที่มีการเปลี่ยนแปลงของผลลัพธ์อย่างกระทันหัน จึงได้เสนอวิธีการจัดเอลิเมนต์โดยอัตโนมัติ ที่สามารถสร้างเอเลิเมนต์ขนาดเล็กในบริเวณที่มีการเปลี่ยนแปลงของผลลัพธ์สูง และในขณะเดียวกัน สร้างเอลิเมนต์ขนาดใหญ่ในบริเวณอื่นๆ ที่ผลลัพธ์มีการเปลี่ยนแปลงน้อย วิธีการจัดเอลิเมนต์โดยอัตโนมัติดังกล่าว สามารถก่อให้เกิดผลลัพธ์ที่มีความเที่ยงตรงสูงสำหรับการแก้ปัญหาการไหลความเร็วสูง แบบอัดตัวได้และในขณะเดียวกันช่วยลดเวลาในการคำนวณรวมทั้งปริมาณหน่วยความจำที่ใช้บนเครื่องคอมพิวเตอร์ และที่สำคัญที่สุด ผู้วิเคราะห์ไม่จำเป็นต้องรู้ลักษณะผลลัพธ์ของการไหลล่วงหน้ามาก่อน กระบวนการในการจัดเอลิเมนต์โดยอัตโนมัติผสมผสานกับการวิเคราะห์ด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ สามารถนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ถูกต้องอย่างเที่ยงตรงได้ ในขณะเดียวกันระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์สำหรับการแก้ปัญหาการถ่ายเทความร้อนและการเสียรูปและความเค้นในของแข็งได้ทำการประดิษฐ์ขึ้น พร้อมกับการประดิษฐ์สมการไฟไนต์เอลิเมนต์และโปรแกรมคอมพิวเตอร์อีกสองโปรแกรม ซึ่งได้อธิบายอย่างเป็นขั้นเป็นตอนโดยละเอียด วิธีการจัดเอลิเมนต์โดยอัตโนมัติซึ่งใช้ได้เป็นผลสำเร็จในการแก้ปัญหาการไหล ได้นำมาประยุกต์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาการถ่ายเทความร้อนและความเค้นอันเกิดจากอุณหภูมิด้วยเช่นกัน ผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นจากสมการไฟไนต์เอลิเมนต์และโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ได้ประดิษฐ์ขึ้นสำหรับปัญหาการไหล การถ่ายเทความร้อน และความเค้นในของแข็งนี้ ได้แสดงถึงประสิทธิภาพของระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์และวิธีการจัดเอลิเมนต์โดยอัตโนมัติ ที่สามารถช่วยให้นักวิเคราะห์ได้เข้าใจถึงปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในปัญหาเหล่านี้ อันจะนำไปสู่การปรับปรุงการออกแบบที่ดียิ่งขึ้น ผลงานต่าง ๆที่เกิดขึ้นจากโครงการวิจัยนี้ ก่อให้เกิดบทความทางวิชาการซึ่งได้นำไปเสนอในที่ประชุมและได้รับการตีพิมพ์ลงในวารสารทางวิชาการจำนวนหลายบทความ และในขณะเดียวกัน ขั้นตอนของระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ที่ได้อธิบายในรายงานนี้ รวมทั้งไฟไนต์เอลิเมนต์โปรแกรมคอมพิวเตอร์ต่าง ๆ ที่ได้ประดิษฐ์ขึ้น สามารถนำไปใช้เป็นต้นแบบในการทำวิทยานิพนธ์และเพื่อการประยุกต์สู่งานวิจัยอื่น ๆ ได้อีกต่อไป |
| author2 |
จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล |
| author_facet |
จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล ปราโมทย์ เดชะอำไพ |
| format |
Technical Report |
| author |
ปราโมทย์ เดชะอำไพ |
| author_sort |
ปราโมทย์ เดชะอำไพ |
| title |
การวิจัยและพัฒนาระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ เพื่อการออกแบบงานทางวิศวกรรมเครื่องกล : โครงการวิจัย |
| title_short |
การวิจัยและพัฒนาระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ เพื่อการออกแบบงานทางวิศวกรรมเครื่องกล : โครงการวิจัย |
| title_full |
การวิจัยและพัฒนาระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ เพื่อการออกแบบงานทางวิศวกรรมเครื่องกล : โครงการวิจัย |
| title_fullStr |
การวิจัยและพัฒนาระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ เพื่อการออกแบบงานทางวิศวกรรมเครื่องกล : โครงการวิจัย |
| title_full_unstemmed |
การวิจัยและพัฒนาระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ เพื่อการออกแบบงานทางวิศวกรรมเครื่องกล : โครงการวิจัย |
| title_sort |
การวิจัยและพัฒนาระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ เพื่อการออกแบบงานทางวิศวกรรมเครื่องกล : โครงการวิจัย |
| publisher |
จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |
| publishDate |
2006 |
| url |
http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/2186 |
| _version_ |
1681408951421239296 |
| spelling |
th-cuir.21862008-03-05T10:40:35Z การวิจัยและพัฒนาระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ เพื่อการออกแบบงานทางวิศวกรรมเครื่องกล : โครงการวิจัย Research and development of finite element method for mechanical engineering design ปราโมทย์ เดชะอำไพ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. ภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกล ไฟไนต์เอลิเมนต์ การออกแบบวิศวกรรม วิศวกรรมเครื่องกล--การออกแบบ รายงานฉบับนี้ได้สรุปรวบรวมผลงานวิจัยที่เกิดขึ้นจากโครงการวิจัยเรื่อง "การวิจัยและพัฒนาระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์เพื่อการออกแบบงานทางวิศวกรรมเครื่องกล" เนื้อหาในรายงานเริ่มจากการศึกษาสมการเชิงอนุพันธ์ย่อยนาเวียร์-สโตกส์สำหรับการไหล ซึ่งจำแนกออกได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ คือ การไหลแบบไม่อัดตัวและแบบอัดตัวได้ โดยในการไหลแต่ละประเภทได้ประยุกต์ระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์เพื่อประดิษฐ์สมการไฟไนต์เอลิเมนต์เมตริกซ์ต่าง ๆ โดยละเอียด ทั้งสมการไฟไนต์เอลิเมนต์และเอลิเมนต์เมตริกซ์ที่เกิดขึ้นนี้ได้นำไปประดิษฐ์ต่อขึ้นเป็นไฟไนต์เอลิเมนต์โปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่เสอดคล้องกันรวมสองโปรแกรม ซึ่งได้ถูกตรวจสอบกับปัญหาพื้นฐานของการไหลที่มีผลเฉลยแม่นตรงหลายปัญหาก่อนนำไปใช้แก้ปัญหาอื่น ๆ ที่มีความซับซ้อนมากยิ่งขึ้นไป และเพื่อเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพของการคำนวณโดยเฉพาะในการแก้ปัญหาการไหลความเร็วสูงแบบอัดตัวได้ซึ่งมักประกอบด้วยคลื่นช็อคที่มีการเปลี่ยนแปลงของผลลัพธ์อย่างกระทันหัน จึงได้เสนอวิธีการจัดเอลิเมนต์โดยอัตโนมัติ ที่สามารถสร้างเอเลิเมนต์ขนาดเล็กในบริเวณที่มีการเปลี่ยนแปลงของผลลัพธ์สูง และในขณะเดียวกัน สร้างเอลิเมนต์ขนาดใหญ่ในบริเวณอื่นๆ ที่ผลลัพธ์มีการเปลี่ยนแปลงน้อย วิธีการจัดเอลิเมนต์โดยอัตโนมัติดังกล่าว สามารถก่อให้เกิดผลลัพธ์ที่มีความเที่ยงตรงสูงสำหรับการแก้ปัญหาการไหลความเร็วสูง แบบอัดตัวได้และในขณะเดียวกันช่วยลดเวลาในการคำนวณรวมทั้งปริมาณหน่วยความจำที่ใช้บนเครื่องคอมพิวเตอร์ และที่สำคัญที่สุด ผู้วิเคราะห์ไม่จำเป็นต้องรู้ลักษณะผลลัพธ์ของการไหลล่วงหน้ามาก่อน กระบวนการในการจัดเอลิเมนต์โดยอัตโนมัติผสมผสานกับการวิเคราะห์ด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ สามารถนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ถูกต้องอย่างเที่ยงตรงได้ ในขณะเดียวกันระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์สำหรับการแก้ปัญหาการถ่ายเทความร้อนและการเสียรูปและความเค้นในของแข็งได้ทำการประดิษฐ์ขึ้น พร้อมกับการประดิษฐ์สมการไฟไนต์เอลิเมนต์และโปรแกรมคอมพิวเตอร์อีกสองโปรแกรม ซึ่งได้อธิบายอย่างเป็นขั้นเป็นตอนโดยละเอียด วิธีการจัดเอลิเมนต์โดยอัตโนมัติซึ่งใช้ได้เป็นผลสำเร็จในการแก้ปัญหาการไหล ได้นำมาประยุกต์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาการถ่ายเทความร้อนและความเค้นอันเกิดจากอุณหภูมิด้วยเช่นกัน ผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นจากสมการไฟไนต์เอลิเมนต์และโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ได้ประดิษฐ์ขึ้นสำหรับปัญหาการไหล การถ่ายเทความร้อน และความเค้นในของแข็งนี้ ได้แสดงถึงประสิทธิภาพของระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์และวิธีการจัดเอลิเมนต์โดยอัตโนมัติ ที่สามารถช่วยให้นักวิเคราะห์ได้เข้าใจถึงปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในปัญหาเหล่านี้ อันจะนำไปสู่การปรับปรุงการออกแบบที่ดียิ่งขึ้น ผลงานต่าง ๆที่เกิดขึ้นจากโครงการวิจัยนี้ ก่อให้เกิดบทความทางวิชาการซึ่งได้นำไปเสนอในที่ประชุมและได้รับการตีพิมพ์ลงในวารสารทางวิชาการจำนวนหลายบทความ และในขณะเดียวกัน ขั้นตอนของระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ที่ได้อธิบายในรายงานนี้ รวมทั้งไฟไนต์เอลิเมนต์โปรแกรมคอมพิวเตอร์ต่าง ๆ ที่ได้ประดิษฐ์ขึ้น สามารถนำไปใช้เป็นต้นแบบในการทำวิทยานิพนธ์และเพื่อการประยุกต์สู่งานวิจัยอื่น ๆ ได้อีกต่อไป This report summarizes the results from the research project entitles "Research and Development of Finite Element Method for Mechanical Engineering Design" . The report begins with the study of the Navier-Stokes partial differential equations for fluid flows which are classified into two types namely, the incompressible and conpressible flow. In each flow case, the finite element method is applied to derive the corresponding finite element equations. The derived finite element equations are then used in the development of the two computer programs. These programs have been verified by solving academic-type problems before using to solve more complex problems. To improve the solution accuracy, the adaptive meshing technique has been applied to these flow problems, especially the high-speed compressible flows that normally include shock waves. The technique generates small elements in the regions of large change in solution gradients, such as in the region of shock waves, to increase the solution accuracy. Atthe same time, larger elements are generated in the other regions to reduce the computational time and the computer memory. Examples presented show that the technique can provide improved flow solution accuracy for general flow behavior that is not known a priori. The finite element methods for thermal and structural problems are also presented. The corresponding finite element equations are derived and two computer programs are developed. The adaptive meshing technique has also been applied to further improve the thermal and structural solution accuracy. Results obtained from the fluid-thermal-structural analysis have demonstrated the efficiency of the finite element method and the adaptive meshing technique that can help analysis to understand the behavior that occur in these problems. SUch understanding will lead to further improvement in the design. Outcome of this research project have been summarized as technical papaers that are presented at conferenced and published in journals. The details of the finite element method presented herein and the computer program developed, in addition, can be used as basis for generating new theses as well as applying to other research works. สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย 2006-08-25T06:33:26Z 2006-08-25T06:33:26Z 2542 Technical Report http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/2186 th จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย 31151953 bytes application/pdf application/pdf จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |