การพัฒนาวิธีการออกแบบสำหรับท่อลมที่ทำจากผ้า

Abstract

ในปัจจุบัน ระบบท่อลมจะต้องคำนึงถึงรูปลักษณ์ความสวยงาม นอกเหนือจากการออกแบบระบบให้ได้การกระจายลมตามต้องการ จึงเริ่มมีการใช้ระบบท่อลมที่ทำจากวัสดุผ้าขึ้นมาแทนที่ท่อลมโลหะ แต่พบปัญหาด้านช่องเปิดที่ผิวท่อลมผ้าและความไม่คงรูปของวัสดุ ซึ่งมีอิทธิพลต่อการกระจายลม นอกจากนี้ วิธีการออกแบบท่อลมที่มีอยู่ ยังไม่สามารถตอบโจทย์การออกแบบระบบท่อลมผ้าได้โดยตรง ทำให้งานวิจัยนี้มีจุดมุ่งหมายในการศึกษาและพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของท่อลมผ้า เพื่อนำไปสู่แนวทางการพัฒนาวิธีการออกแบบระบบท่อลมผ้า โดยทำการทดลองการไหลผ่านท่อลมผ้าขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 นิ้ว ด้วยการปรับเปลี่ยนปริมาณลมไหลเข้า ที่อัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางเทียบเท่าพื้นที่ช่องเปิดรวมต่อขนาดท่อ (d0/D) เท่ากับ 0.791, 1.118 และ 1.581 พร้อมทั้งตรวจสอบผลการทดลองด้วยโปรแกรมจำลองการไหล Ansys Fluent V.14 พบว่าพฤติกรรมของความดันสถิตและอัตราการไหลผ่านช่องเปิดจะมีแนวโน้มเพิ่มขึ้นตามระยะห่างจากตำแหน่งขาเข้าท่อลมผ้า และมีค่ามากที่สุดที่ปลายท่อ นอกจากนี้ ยังต้องมีค่าความดันสถิตขั้นต่ำค่าหนึ่งที่ทำให้ท่อลมผ้าสามารถคงรูปได้อย่างเหมาะสม จากการทดลองยังพบว่าค่าอัตราส่วน d0/D จะส่งผลต่อค่าขนาดและความสม่ำเสมอของความดันสถิตที่เกิดขึ้น ผลการทดลองที่ได้ถูกนำมาใช้ในการพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ โดยการสร้างแบบจำลองขึ้นมา 3 แบบคือ แบบจำลองสำหรับท่อตรง, ท่อที่มีช่องเปิด และข้อต่อ ซึ่งสามารถนำมาประกอบกันเป็นแนวท่อลมที่ผู้ออกแบบต้องการได้ การวิเคราะห์จะใช้หลักการเพิ่มขึ้นของความดันสถิต ที่คำนึงถึงข้อจำกัดด้านความดันสถิตตั้งต้น ความเร็วการไหล และระยะส่งลมที่ระบบสามารถทำได้ วิธีการออกแบบท่อลมผ้าที่พัฒนาขึ้นจะประกอบด้วย 2 ส่วน คือ 1.ส่วนขาเข้าของแนวท่อลมผ้า ประกอบไปด้วยส่วนที่เป็นท่อตรงต่อกับส่วนท่อที่มีช่องเปิด ซึ่งเป็นส่วนสำคัญของการออกแบบ เพราะจะส่งผลต่อความดันสถิตของพัดลม และผลลัพธ์ปลายท่อจะถูกนำไปเป็นปัจจัยทางเข้าของท่อลมท่อนถัดไป 2.ส่วนต่อขยายของแนวท่อลมผ้าซึ่งอาจเป็นท่อตรง ท่อที่มีช่องเปิด หรือข้อต่อตามรูปแบบการวางแนวท่อลม โดยการวิเคราะห์แต่ละส่วนจะใช้โนโมแกรมที่ถูกพัฒนาจากแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ทำให้ทราบขนาดท่อลมส่วนต่างๆ ขนาดช่องเปิดย่อย จำนวนช่องเปิดย่อย และความดันสถิตของพัดลม เพื่อให้สามารถนำไปสร้างเป็นระบบท่อลมผ้าในเชิงปฏิบัติ