Problem 1: Nhập sai hệ đơn vị cho các thông số bài toán
Lấy một bài toán
Steady-State Thermal (Truyền nhiệt ổn định) của 1 tay kẹp (Bimorph) dùng trong y sinh như sau:
- Mô hình và thiết lập bài toán trên ANSYS:
- Đây là một bài toán khá đơn giản trong truyền nhiệt mà, có thể dễ dàng đánh giá được kết quá từ số liệu đầu vào: Đó là nhiệt độ
60oC và
10 oC ở 2 đầu bên trái của Bimorph, tương ứng với 1 tay nóng (hot arm) và 1 tay lạnh (cold arm).
- Kích thước hình học của mô hình bài toán này
mm, dẫn tới việc các đơn vị thứ nguyên liên quan đến kích thước hình học phải cùng là
mm. Nhưng đơn vị cho Heat generation lại là 100 W/m^3, đơn vị thứ nguyên liên quan là
m chứ không phải là
mm. Chính vì sự chủ quan đó, nên bài toán đã dẫn tới 1 kết quả hoàn toàn sai và vô lý.
Dễ thấy, nhiệt độ lớn không phải là 60 oC mà vọt lên tới 780000 oC (vượt quá dữ liệu đầu bài, phi thực tế vì nhiệt độ này thậm chí còn nóng chảy cả kim loại chứ đừng nói đến silicon trong trường hợp này). Do nguồn sinh nhiệt nhập quá lớn 100 W/mm^3 xấp xỉ 100 tỉ lần 100 W/m^3
View attachment 5871
- Khắc phục: Thay đổi hệ đơn vị của phần mềm từ: mm -> m
View attachment 5872
- Kết quả sau khi thiết lập lại:
View attachment 5868
- Nhiệt độ cao nhất (60 oC) và thấp nhất (10 oC) đã tương ứng với vị trí theo giả thiết của bài toán. Sự tương quan về vị trí đó phần nào đánh giá được rằng kết quả của bài toán này là tương đối chính xác.
- Kết quả ứng suất và biến dạng nhiệt tương ứng (cố định hai đầu của Bimorph):
Bài toán lúc này được chuyển sang Static Structural
Kết luận: Việc thiết lập hệ đơn vị tại mỗi phần dựng mô hình 3D (Geometry) và phần thiết lập tính toán (Model - Setup) nên được kiểm tra lại kỹ so với thông số của bài toán. Vì phần mềm có thể tự động quy đổi kích thước mà mình đã nhập từ phần Geometry sang phần Model-Setup, nhưng trong quá trình chuyển đổi đó, nếu không thay đổi hệ đơn vị của từng phần thì số liệu bạn nhập vào sẽ bị khuếch đại hay thu nhỏ đi do quá trình tự động quy đổi kích thước đó, cho phù hợp với bài toán đang xét.