Join the forum for Designers!
Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!
Join the Forum NowShare, learn and grow with the best professionals in the industry.
Odkąd zacząłem zajmować się pszczelarstwem, zawsze zastanawiałem się, co dzieje się zimą. Jak pszczoły utrzymują ciepło? W tym artykule wykorzystujemy SOLIDWORKS aby wykonać analizę termiczną i symulacji przepływu aby przeanalizować, ile energii zużywają pszczoły, aby utrzymać temperaturę potrzebną do przetrwania.
Jak pszczoły utrzymują ciepło w zimie?
Pszczoły mogą rozłączyć ich skrzydła od mięśni, które je napędzają, co oznacza, że mogą używać mięśni, które biłyby ich skrzydła bez wykonywania jakichkolwiek ruchów powietrza, a tym samym generować ciepło (coś w rodzaju tupania nogami, aby utrzymać ciepło w zimie).
Aby lepiej zrozumieć to zachowanie, postanowiłem zaprojektować model ula w SOLIDWORKS i przeprowadzić badanie symulacyjne. Dzięki temu badaniu symulacyjnemu możemy lepiej zrozumieć, ile energii zużywają pszczoły, aby utrzymać ciepło.
Jak wygląda ul pszczeli zimą?
Na poniższych zdjęciach możemy zobaczyć, jak wyglądają pszczoły w ulu w miesiącach zimowych oraz termiczną reprezentację pszczół w ulu generujących ciepło. Widzimy nie tylko skupisko pszczół w cylindrycznej formie, ale także role, jakie pszczoły odgrywają w tworzeniu i utrzymywaniu ciepła.
Zdjęcie dzięki uprzejmości: https://www.researchgate.net
Poniższy obraz w podczerwieni pokazuje pszczoły wewnątrz ula i grupę pszczół generujących ciepło wewnątrz.
Zdjęcie dzięki uprzejmości: https://www.beeculture.com
Tworzenie ula w SOLIDWORKS
Zacząłem od stworzenia ula ze średnimi ramkami i ramkami.
SOLIDWORKS Flow & Symulacja termiczna
Po utworzeniu modelu złożenia SOLIDWORKS mogę rozpocząć pracę nad symulacją. W tej symulacji symulacja przepływu jest używana na zewnątrz (ponieważ powietrze jest gazem), a symulacja termiczna jest używana wewnątrz, gdy patrzę na temperatury. Przeprowadziłem również badania i użyłem niestandardowych właściwości dla materiałów pszczół, miodu (wosku / plastra) i drewna, ponieważ materiały te mają unikalne właściwości termiczne.
Teraz proszę wziąć pod uwagę pogodę. W moim klimacie warunki zimowe mogą wahać się od zamarzania do poniżej zera. Ogólnie rzecz biorąc, pszczoły starają się utrzymać temperaturę w ulu na poziomie 70°F. Może się to nieco różnić w zależności od zewnętrznych warunków pogodowych, które zmieniają się gwałtownie.
Przy stałych warunkach jest to energia, którą pszczoły muszą wygenerować, gdy są zgrupowane:
- Przy 30°F na zewnątrz, potrzeba 15 W, aby utrzymać 70°F wewnątrz ula.
- 1 wat na godzinę = 859,845 kalorii. Oznacza to, że do utrzymania ciepła w ulu zużywane jest 12 897,68 kalorii.
- Przy temperaturze 0°F, będzie to wymagało 30 W, co oznacza, że zużywane jest 25 795,35 kalorii.
- Przy temperaturze -30°F i mocy 48 W zużywane jest 41 272,56 kalorii.
Aby spojrzeć na to z innej perspektywy, osoba o wadze 250 kg biegnąca w tempie sześciu minut przez godzinę spaliłaby tylko 1 905 kalorii.
Poniżej znajduje się wizualna reprezentacja badania.
Waty są pobierane z wytwarzania ciepła przez pszczoły (ciało stałe).
Maksymalna temperatura płynu do 70°F. Temperatura pszczół (temperatura ciała stałego) do 100°F.
Wnioski
Jak widać, wykorzystanie SOLIDWORKS do stworzenia tych modeli i przeprowadzenia analizy symulacji termicznej było niezbędnym narzędziem do poszerzenia wiedzy na temat rodzin pszczelich i zrozumienia ilości energii, jaką muszą one zużywać, aby utrzymać ciepło w kolonii w miesiącach zimowych.
Join the forum for Designers!
Your expertise is vital to the community. Join us and contribute your knowledge!
Join the Forum NowShare, learn and grow with the best professionals in the industry.