ตัวอย่างกรณีศึกษา

ผู้เขียนขอยกกรณีศึกษาในการแก้ปัญหาด้านพลศาสตร์ของไหลด้วยระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ที่ได้ดำเนินการโดยวิศวกรในศูนย์เทคโนโลยีการผลิตและการออกแบบ (MDTC) เพื่อให้เห็นประโยชน์และความสำคัญของระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์มา 2 ตัวอย่าง ดังต่อไปนี้

การออกแบบระบบระบายความร้อนในกล่องเครื่องคอมพิวเตอร์ ความร้อนที่เกิดขึ้นภายในกล่องเครื่องคอมพิวเตอร์มีผลอย่างมากต่อประสิทธิภาพการทำงานของวงจรรวม หากวงจรรวมเกิดความร้อนเกินมาตรฐานอาจมีผลต่อเนื่องสู่ระบบการทำงานของวงจรรวมและยังทำให้อายุการใช้งานของวงจรรวมนั้นสั้นลง จึงต้องมีการออกแบบระบบระบายความร้อนโดยทำการติดตั้งพัดลม เพื่อที่จะระบายอากาศร้อนที่เกิดขึ้นออกไปจากระบบ ปัญหาคือควรจะติดตั้งพัดลมระบายความร้อน ณ ตำแหน่งใด และควรมีอัตราการปริมาณไหลของลมเท่าไรจึงจะทำให้วงจรรวมมีอุณหภูมิไม่สูงเกินมาตรฐาน การทำการทดลองเพื่อหาค่าความเร็ว ความดัน และอุณหภูมิที่ตำแหน่งต่าง ๆ ของอากาศเป็นไปได้ไม่ง่ายนัก รูปที่ 1 แสดงลักษณะความเร็วและทิศทางของอนุภาคของของไหลที่ได้จากการคำนวณ โดยการติดตั้งพัดลมดูดอากาศในตำแหน่งที่ต่างกัน ผลลัพธ์ที่คำนวณได้สามารถช่วยผู้ออกแบบในการตัดสินใจติดตั้งตำแหน่งของพัดลมดูดอากาศได้อย่างเหมาะสมก่อนการสร้างจริง ที่จะก่อให้เกิดประสิทธิภาพของการระบายอากาศได้สูงสุด




รูปที่ 1 แสดงขนาดความเร็วและทิศทางภายในเครื่องคอมพิวเตอร์

การออกแบบระบบปรับอากาศในห้องโดยสาร ในการออกแบบระบบปรับอากาศในห้องโดยสารรถยนต์ส่วนบุคคล ขณะที่ห้องโดยสารได้รับความร้อนจากดวงอาทิตย์ตอนเที่ยงวัน เพื่อให้ผู้โดยสารรู้สึกสบายเมื่อนั่งที่ตำแหน่งต่าง ๆ ในห้องโดยสาร วิศวกรในศูนย์ MDTC ได้นำการระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์มาช่วยในการออกแบบ เพื่อให้ทราบถึงทิศทางและความเร็ว รวมทั้งอุณหภูมิของอากาศตามตำแหน่งต่าง ๆ ในห้องโดยสารดังแสดงในรูปที่ 2 ทำให้ผู้ออกแบบทราบถึงตำแหน่งและมุมในการติดตั้งท่อส่งว่าควรมีทิศทาง ขนาดของความเร็ว และอุณหภูมิของอากาศที่ควรปล่อยออกจากท่อส่งเท่าไรจึงก่อให้เกิดประสิทธิภาพความรู้สึกสบายสูงสุด


รูปที่ 2 แสดงขนาดความเร็ว ทิศทาง และอุณหภูมิในห้องโดยสารรถยนต์ส่วนบุคคล

     ปัจจุบัน ศูนย์เทคโนโลยีการผลิตและการออกแบบ (MDTC) ซึ่งเป็นศูนย์เฉพาะทางของศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (MTEC) ได้เล็งเห็นถึงประโยชน์และความสำคัญของการนำระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์เข้ามาช่วยในการออกแบบและแก้ปัญหาต่าง ๆ ทางวิศวกรรม จึงเปิดบริการให้คำปรึกษา วิเคราะห์ และอบรมทางด้านระเบียบวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์แก่บุคคลากรจากภาคอุตสาหกรรม เพื่อเสริมสร้างขีดความสามารถในอุตสาหกรรมการผลิตและการออกแบบของประเทศ

ติดต่อสอบถาม
ศูนย์เทคโนโลยีโลหะและวัสดุแห่งชาติ (MTEC)
114 ถนนพหลโยธิน ตำบลคลองหนึ่ง อำเภอคลองหลวง จังหวัดปทุมธานี 12120
โทรศัพท์ 0-2564-6500 โทรสาร 0-2564-6501-5