شبیه سازی انتقال حرارت یک رادیاتور با استفاده از فن در نرم افزار انسیس فلوئنت

شبیه سازی انتقال حرارت یک رادیاتور با استفاده از فن در نرم افزار انسیس فلوئنت


210,000 تومان

نقد و بررسی : شبیه سازی انتقال حرارت یک رادیاتور با استفاده از فن در نرم افزار انسیس فلوئنت

مقدمه ­ای بر عملکرد رادیاتورها

رادیاتور تجهیزی است که برای افزایش دمای هوا در یک محیط مورد استفاده قرار می­گیرد. مکانیزم کاری این رادیاتورها بدین صورت است که جریان آب گرم یا بخار داغ خروجی از دیگ موتورخانه با جریان یافتن درون لوله­ ها، حرارت را به باله­ ها و فین­ های رادیاتور انتقال می­دهند و با افزایش دمای این صفحات، موجب افزایش دمای محیط اطراف می­شوند. رادیاتورها معمولاً از جنس آلومینیوم، چدن و فولاد تشکیل ساخته می­شوند؛ زیرا این فلزات دارای هدایت گرمایی بسیار خوبی دارند. رادیاتورها با توجه به محل جانمائی فن­ ها به دو دسته­ ی افقی و عمودی تقسیم می­شوند. شکل 1 نمونه­ ای از یک رادیاتور را نشان می­دهد.

شکل 1 : نمونه­ ای از یک رادیاتور

 

شرح مسأله

مسأله­ ی حاضر مربوط به شبیه­ سازی انتقال حرارت و جریان هوا در اطراف یک رادیاتور می ­باشد. این رادیاتور به صورت افقی بوده و دارای سه فن انتقال دهنده­ی جریان هوا در راستای افقی می­باشد. این رادیاتور از چندین ردیف فین­ و صفحات آلومینیومی تشکیل شده است که میزان نرخ انتقال حرارت را افزایش می­دهد. درون لوله ­های بالا و پایین رادیاتور و فین­ های میانی آن جریان آب گرم عبور می­کند که این جریان آب گرم در مدلسازی لحاظ نشده است؛ درواقع، فرض شده است که تمام دیواره­های لوله­ ها و فین­ های رادیاتور به صورت دیواری می­باشند که دمای آن در نقاط مختلف مشخص می­باشد. لذا از پروفیل دمایی وابسته به ارتفاع صفحات رادیاتور استفاده شده است.

برای شبیه­ سازی حاضر از چند فرض استفاده شده است:

  • حل مسأله بر اساس دیدگاه pressure-based انجام گرفته است.
  • شبیه ­سازی مذکور از نظر زمانی به صورت پایا می­باشد.
  • اثر گرانش زمین در راستای y به اندازه­ی 81 m.s-2 در نظر گرفته شده است؛ زیرا در این مسأله، علاوه بر بررسی تأثیر جریان جابه ­جایی اجباری حاصل از فن­ ها، اثر جریان جابه­ جایی آزاد ناشی از نیروهای شناوری نیز بررسی شده است.

 

گام 1) ترسیم هندسه

مدلسازی حاضر به صورت سه بعدی و با استفاده از نرم ­افزار design modeler انجام گرفته است. مدل حاضر از سه بخش اصلی شامل بدنه­ ی رادیاتور، فن­ها و فضای محیط اطراف تشکیل شده است و در دو حالت افقی و عمودی طراحی شده ­اند. رادیاتور از چهار بخش تشکیل شده است که هر بخش شامل چهارده ردیف فین صفحه­ ای و دو لوله­ ی انتقال آب گرم در بالا و پایین رادیاتورها می­باشد. همچنین از سه فن جهت ایجاد جریان هوا در کنار بدنه­ ی رادیاتورها استفاده شده است؛ به ­طوری که جانمائی فن­ها در مدل رادیاتورهای افقی در سمت چپ رادیاتور بوده و جریان هوا را در راستای افقی ایجاد می­کند. شکل 2 نمایی از رادیاتور افقی ترسیمی را نشان می­دهد.

شکل 2 : نمایی از هندسه ترسیمی

 

گام 2) شبکه­ بندی

شبکه­ بندی مدل حاضر با استفاده از نرم­افزار ansys meshing و به صورت بدون سازمان انجام گرفته است. همچنین با توجه به فیزیک مسأله و نیاز به انتقال حرارت بین فین­ های رادیاتور و جریان سیال، از مش لایه مرزی (inflation) روی سطوح تمام دیواره ­های مدل به خصوص دیواره­ های فین­ های رادیاتور استفاده شده است. ضمناً از دستور face sizing بر روی سطوح دیواره­ های فین­ های رادیاتور برای افزایش دقت مش استفاده شده است. تعداد سلول­ های تولیدی در شبکه 4683472 می­باشد. شکل 3 نماهایی از شبکه ­بندی انجام گرفته را نشان می­دهد.

شکل 3 : نماهایی از شبکه بندی

 

گام 2) مراحل شبیه ­سازی

خلاصه ­ای از مراحل تعریف مسأله و تعریف حل آن در جدول 1 آمده است :

 

تعریف شرایط مرزی : صفحه ­ای در وسط استوانه­ هایی که تحت عنوان فن می­باشند، متمایز شده است که این صفحات میانی در هر سه فن دارای شرط مرزی فن می­باشند. از آنجایی که جریان ورودی به این فن­ ها در راستای افقی می­باشد، سرعت دورانی حول محور x در نظر گرفته می­شود. ضمناً از آنجایی که جریان در فن­ ها ­به طور پیش ­فرض مکنده می­باشد اما در این مدل جریان فن باید دمنده باشد، reverse fan direction فعال شده است تا جهت جریان هوا را در فن تغییر بدهد. همچنین مقدار پرش فشاری (pressure jump) برای هر یک از فن­ ها به صورت یک تابع چندجمله ­ای (polynomial) فشار بر حسب سرعت تعریف شده است؛ بدین ترتیب که تابع چندجمله­ ای دارای دو ضریب برابر 80 و -10 می­باشد.

همچنین برای دیواره­ های مربوط به صفحات یا فین­های رادیاتور از شرط مرزی دمایی با تعریف تابع udf استفاده شده است. پروفیل دمایی صفحات که تابع udf بر مبنای آن نوشته شده است، بدین ترتیب به دست آمده است: دمای آب گرم ورودی به رادیاتور در حالت اولیه حدوداً برابر 366.15 K فرض شده است که پس از جاری شدن درون صفحات و تبادل حرارت با جریان هوای محیط اطراف، به پایین­ترین مقدار دمایی معادل 353.15 K می­رسد. این تغییرات دمایی عمدتاً ناشی از حرکت جریان در راستای عمودی می­باشد و به همین دلیل، وابسته به تغییرات مقدار y می­باشد. تابع udf مذور به صورت خطی و به فرم 346.15 + 5*y نوشته شده است. البته لازم به ذکر است که تابع udf مذکور با توجه به ارتفاع صفحات رادیاتور و دماهای ماکزیموم و مینیموم در لوله­های بالا و پایین رادیاتور به صورت یک پروفیل دمایی حاصل شده است.

تعریف خروجی­ های مورد نظر : یکی از اهداف این مسأله، محاسبه­ی نرخ خالص اتلاف حرارت از بدنه­ ی صفحات رادیاتور به جریان درون هوا می­باشد؛ بدین صورت که با استفاده از report definition و انتخاب گزینه­ ی toal heat transfer rate از بخش flux report می­توان اختلاف نرخ انتقال حرارت را در دو مرز ورودی و خروجی محاسبه نمود. همچنین ماکزیوم مقدار سرعت نیز در کل جریان موجود در فضا با استفاده از report definition و گزینه­ی volume report تعریف شده است.

تعریف refernce value : با توجه به این که هدف مسأله، بررسی رفتار سیالاتی و انتقال حرارتی و محاسبه­ ی پارامترهای تعریف شده فقط در فضای مخصوص جریان هواست، باید جریان هوای موجود در فضای اطراف رادیاتور را به عنوان refernce zone انتخاب نمود.

 

گام 3) نتایج نهایی

پس از پایان فرایند حل، کانتورهای دو بعدی و سه بعدی مربوط به دما، سرعت و فشار، خطوط جریان و بردارهای سرعت حاصل شده است. شکل­های 4 الی 13 نتایج حاصل از شبیه­ سازی را نشان می­دهد.

 

 

 

خدمات شرکت پردازشگران مهر

برای شبیه سازی انتقال حرارت یک رادیاتور با استفاده از فن، در نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS FLUENT) با ما تماس بگیرید. شرکت ما کارشناسان را در زمینه های مختلف مهندسی جمع آوری کرده است تا از کیفیت شبیه سازی CFD اطمینان حاصل شود. شرکت مهر اولین شرکتی است که شما می توانید با اطمینان خاطر سفارش پروژه CFD خود را آنلاین انجام دهید. یکی از اهداف ما این است که استفاده از روش های قدرتمند محاسباتی دینامیک سیالات را افزایش داده و مهندسان و کسانی که به دنبال دانش حرفه ای در CFD هستند را آموزش دهیم.

شبیه سازی های دینامیک سیالات محاسباتی با خدمات ما آسان خواهد شد. برای آموزش کاربرد های CFD و نرم افزارهای شبیه سازی با ما تماس بگیرید. پیشنهاد ما به شما خدمات زیر است. آموزش فلوئنت ,آموزش دینامیک سیالات محاسباتی ,انجام پروژه فلوئنت,مشاوره CFD ,شبیه سازی با فلوئنت,انجام شبیه سازی با فلوئنت,مشاوره پایان نامه فلوئنت,آموزش پایان نامه فلوئنت. مهندسان با تجربه ما مشاوره پیشرفته و پشتیبانی فنی مناسب را برای پروژهای دانشگاهی و صنعتی در اختیار شما قرار خواهند داد. شرکت پردازشگران مهر دارای سال ها تجربه در مدیریت و انجام پروژه های CFD است. ما آماده ایم که بهترین خدمات شبیه سازی را در فیلدهای مختلف مهندسی به شما ارائه دهیم.

 

نقد وبررسی

نقد بررسی یافت نشد...

اولین نفر باشید که نقد و بررسی ارسال میکنید... “شبیه سازی انتقال حرارت یک رادیاتور با استفاده از فن در نرم افزار انسیس فلوئنت”

پیگیری سفارش
لیست مقایسه
شگفت انگیز ها
logo-samandehi