🔥 شبیه‌ساز جرقه‌های اصطکاکی

✕

📘 راهنمای جامع شبیه‌ساز

🎯 هدف و کاربرد

این شبیه‌ساز با رویکرد لاگرانژی، تولید، حرکت و خنک‌شدن جرقه‌های ناشی از اصطکاک در ماشین‌کاری مواد فوق‌سخت را مدل‌سازی می‌کند. خروجی‌ها شامل توزیع اندازه، طول عمر، زاویه پرتاب، سرعت و نمای لیاپانوف (معیار آشوب) هستند.

⚙️ مبانی فیزیکی و ریاضی

توان اصطکاکی:

انرژی ذوب هر ذره:

نرخ تولید:

معادله حرکت ذره (نیروی پسا از همبستگی شیلر–نومن):

خنک‌سازی ذره (مدل ظرفیت فشرده):

ضریب انتقال حرارت جابجایی از رابطه رنز–مارشال:

که منجر به وابستگی مهم ثابت زمانی خنک‌سازی به ابعاد ذره می‌شود:

طول عمر جرقه: زمانی که دمای ذره از \(T_{\text{glow}}\) (دمای تابش مرئی) پایین‌تر می‌رود.

🎲 ماهیت تصادفی و تکرارپذیری

به دلیل استفاده از روش مونت‌کارلو، قطر، سرعت و زاویه پرتاب هر ذره با تابع تصادفی تولید می‌شوند. بنابراین در هر اجرا، نتایج آماری اندکی نوسان می‌کنند که منعکس‌کننده‌ی طبیعت تصادفی پدیده‌ی واقعی است.

برای دستیابی به نتایج تکرارپذیر، گزینه‌ی "دانه ثابت (Seed)" را فعال کنید. در این حالت، یک مولد اعداد تصادفی با دانه‌ی ثابت (مقدار ۴۲) جایگزین می‌شود و هر بار که شبیه‌سازی اجرا می‌شود، دقیقاً همان اعداد تولید می‌گردند.

🧠 نمای لیاپانوف (آشوب)

برای بررسی اثر پروانه‌ای، دو مجموعه‌ی شبیه‌سازی با اغتشاش ۰٫۱٪ در نیروی عمودی و دور اجرا و فاصله‌ی مسیر ذرات متناظر ردیابی می‌شود. با برازش نمایی (\(\Delta(t) \approx \Delta_0 e^{\lambda t}\))، نمای لیاپانوف (\(\lambda\)) محاسبه می‌شود.

مقدار مثبت \(\lambda\) نشان‌دهنده‌ی رفتار آشوب‌گونه و حساسیت ذاتی سیستم به شرایط اولیه است.

🖥️ راهنمای استفاده

• پارامترهای ورودی: مقادیر را در پنل سمت راست وارد کنید (همه‌ی فیلدها دارای مقدار پیش‌فرض هستند).
• اجرای شبیه‌سازی: دکمه‌ی "اجرای شبیه‌سازی" را بزنید. پس از چند ثانیه، کارت‌های آماری، نمودارها، جدول و صحنه‌ی سه‌بعدی به‌روز می‌شوند.
• تولید گزارش: با کلیک روی "تولید گزارش HTML"، یک صفحه‌ی جدید باز می‌شود که شامل تمام جداول، کارت‌ها و تصاویر نمودارها (به‌صورت بیس‌۶۴) است. این گزارش کاملاً مستقل بوده و برای چاپ یا ذخیره مناسب است. (راست‌کلیک در گزارش غیرفعال است).
• صحنه‌ی سه‌بعدی: با کشیدن ماوس می‌توانید دوربین را بچرخانید و با اسکرول، زوم کنید. ذرات جرقه با رنگ از زرد (داغ) تا قرمز تیره (سرد) نمایش داده می‌شوند.

⚠️ نکات مهم

• دقت عددی: داده‌های عددی نمایش‌داده‌شده در نمودارها و کارت‌ها، خروجی یک شبیه‌سازی واقعی هستند. با فعال بودن گزینه‌ی "دانه ثابت" نتایج کاملاً تکرارپذیر می‌شوند.
• محدودیت‌ها: مدل فعلی از تشعشع، برخورد ذرات و جریان هوای آشفته صرف‌نظر کرده است. برای کاربردهای صنعتی دقیق، کد باید با داده‌های تجربی کالیبره شود.

📌 برای اطلاعات بیشتر به مقاله‌ی مرجع "تحلیل آشوب‌گونه و شبیه‌سازی عددی جرقه‌های اصطکاکی در ماشین‌کاری مواد فوق‌سخت" مراجعه کنید.