آموزش شبیه سازی جریان سیال درون لوله در مدل های جریانی مختلف

آموزش شبیه سازی جریان سیال درون لوله در مدل های جریانی مختلف


500,000 تومان

آخرین بروزرسانی : 30 آذر, 1400

بررسی اجمالی محصول

با خرید این محصول، ویدئوی آموزش شبیه سازی جریان سیال درون لوله در مدل های جریانی مختلف در نرم افزار ansys fluent به همراه فایل شبکه بندی آن (msh.) را دریافت خواهید کرد.


تمامی محصولات شامل فایل های Geometry و Mesh بوده و آموزش محصولات به صورت یک جلسه آنلاین یک ساعته خواهد بود.

نقد و بررسی : آموزش شبیه سازی جریان سیال درون لوله در مدل های جریانی مختلف

شرح مسأله

مسأله­ حاضر به شبیه ­سازی جریان آب از درون یک لوله­ ساده­ افقی می ­پردازد که به دلیل ساختار متقارن این لوله، نیمی از هندسه­ آن متشکل از یک نیمه استوانه مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از شبیه ­سازی حاضر، بررسی و مقایسه­ جریان سیال در رژیم ­های جریان مختلف می­ باشد. برای این منظورر، این شبیه ­سازی در سه حالت انجام شده است که شامل جریان لمینار، جریان توربولانسی k-Ԑ و جریان توربولانسی k-ω می ­باشد. جریان لمینار بیانگر حرکت منظم و یکنواخت لایه­ های سیال بر روی یک­دیگر و عدم وجود آشفتگی جریان از جمله گردابه ­هاست؛ در حالی که جریان توربولانسی بیانگر حرکت نامنظم و خارج از قاعده­ ذرات سیال همراه با گردابه­ های نامنظم بسیار زیاد می ­باشد. برای تشخیص نوع رژیم جریان باید به مقدار عدد رینولدز تعریف شده برای جریان توجه نمود و مقدار آن را با مقدار بحرانی رینولدز در مدل هندسی مذکور مقایسه کرد. چنانچه عدد رینولدز از مقدار رینولدز بحرانی بیشتر باشد، جریان آشفته بوده و چنانچه عدد رینولدز از مقدار رینولدز بحرانی کمتر باشد، جریان لمینار می ­باشد. بنابراین از آنجایی که عدد رینولدز وابسته به مقدار سرعت ورودی جریان است، در شبیه­ سازی کنونی، مقدار سرعت ورودی متغیر در نظر گرفته شده است؛ به طوری که برای حالت اول که جریان لمینار است، سرعت جریان ورودی برابر 0.0176 متربرثانیه در نظر گرفته شده است و در حالت دوم و سوم که جریان توربولانسی است، سرعت جریان ورودی برابر 0.334 متربرثانیه در نظر گرفته شده است. به طور کلی جریان لمینار متشکل از حل یک معادله است و جریان توربولانسی متشکل از حل دو معادله است. مدل توربولانسی k-epsilon RNG برای مدلسازی جریان­ های گذرا، جریان­ ها در هندسه­ های با سطوح انحناء زیاد، و مسائل مربوط به تهویه­ مطبوع دارای کاربرد می ­باشد؛ در حالی که مدل توربولانسی k-omega standard برای مدلسازی جریان ­های شامل کاهش سرعت و جدایش ناشی از گرادیان فشار معکوس، جریان ­های دارای لایه ­های اختلاطی و جت­های صفحه­ ای و شعاعی، جریان­ های دارای چرخش زیاد، و مسائل مربوط به نیروهای آیرودینامیکی و توربوماشنین ها دارای کاربرد می ­باشد.

 

گام 1) تعریف هندسه و شبکه­ بندی

هندسه­ مدل مذکور به صورت سه بعدی و با استفاده از نرم­ افزار design modeler طراحی شده است. مدل حاضر شامل یک نیمه استوانه با شعاع برابر با 0.015 متر و طول برابر با 1 متر می­ باشد. شکل زیر نمایی از هندسه­ ترسیمی را نشان می ­دهد.

 

 

برای شبکه ­بندی مدل حاضر از نرم ­افزار ansys meshing استفاده شده است. شبکه­ بندی به صورت سازمان یافته بوده و تعداد سلول­ های تولید شده در مدل برابر 23120 می­ باشد. شکل زیر نمایی از شبکه­ بندی انجام گرفته را نشان می ­دهد.

 

 

گام 2) مراحل شبیه­ سازی

برای شبیه ­سازی حاضر از چند فرض استفاده شده است:

  • حل مسأله بر اساس دیدگاه مبتنی بر فشار (pressure-based) انجام گرفته است.
  • شبیه­ سازی فقط به بررسی رفتار سیالاتی پرداخته و به انرژی و انتقال حرارت نپرداخته است.
  • شبیه ­سازی مذکور از نظر زمانی به صورت پایا (steady) می ­باشد؛ یعنی ترم زمان در حل مسأله لحاظ نشده است.
  • اثر گرانش زمین بر روی مدل نادیده گرفته شده است.

 

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

 

 

گام 3) نتایج نهایی

پس از پایان فرایند حل، کانتورهای دو بعدی و سه بعدی فشار، سرعت و انرژی سینتیکی توربولانسی در سه حالت جریان لمینار، جریان توربولانسی k-epsilon RNG و جریان توربولانسی k-omega standard به دست آمده ­اند. کانتورهای دو بعدی در صفحه­ میانی لوله که به عنوان صفحه­ متقارن محسوب می ­شود، ترسیم شده است. همچنین نمودارهای سرعت و فشار بر حسب موقعیت مکانی در محور مرکزی لوله برای دو حالت مختلف جریان توربولانسی به دست آمده است. نتایج حاصل در شکل­ های زیر نشان داده شده است.

 

در جریان لمینار نتایج بدین ترتیب است :

 

در جریان توربولانسی k-epsilon RNG نتایج بدین ترتیب است :

 

 

در جریان توربولانسی k-omega standard نتایج بدین ترتیب است :

 

 

نتایج نمودارها بدین ترتیب است :

 

 

دیدگاه

دیدگاهی ثبت نشده.

اولین نفری باشید که نظر می دهید برای “آموزش شبیه سازی جریان سیال درون لوله در مدل های جریانی مختلف”