آموزش شبیه سازی رفتار جسم کروی در تقابل با جریان آب با روش FSI

آموزش شبیه سازی رفتار جسم کروی در تقابل با جریان آب با روش FSI


750,000 تومان

( آخرین بروزرسانی : 14 شهریور, 1401 )

بررسی اجمالی محصول

با خرید این محصول، ویدئوی آموزش شبیه سازی رفتار جسم کروی در تقابل با جریان آب با روش FSI با نرم افزار ansys fluent به همراه فایل شبکه بندی آن (msh.) را دریافت خواهید کرد.

نقد و بررسی : آموزش شبیه سازی رفتار جسم کروی در تقابل با جریان آب با روش FSI

شرح مسأله

مسأله حاضر به شبیه سازی رفتار جسم کروی در تقابل با جریان آب با استفاده از نرم افزار ansys fluent پرداخته است. این شبیه سازی با استفاده از روش FSI (fluis solid interaction) انجام گرفته است. در این شبیه سازی، یک ناحیه محاسباتی به شکل لوله افقی پر از جریان آب طراحی شده است؛ به طوری که یک عدد جسم جامد یا کروی به شکل توپی درون آن مغروق است. در این گونه مدل ها نیاز به تغییر لحظه ای و وابسته به زمان در شبکه بندی مدل براساس نوع تغییر مکان در مرزهای مجاور شبکه هاست و از این رو، برای تعریف تغییر لحظه ای شبکه بندی از از مدل مش دینامیکی (dynamic mesh) استفاده شده است. در بخش تعیین روش های مش دینامیکی، از روش های smoothing و remeshing استفاده شده است. براساس روش smoothing، تعداد گره ها یا اتصالات بین شبکه ای تغییری نمی کند و فقط به تنظیم مش یک ناحیه با جابجایی یا تغییر شکل مرزها می پردازد. این در حالی است که از روش remeshing برای مواقعی استفاده می شود که جابجایی مرزها در مقایسه با سایز سلول های محلی بزرگ باشد تا به بازسازی سلول های مخرب حد بحرانی سایز بپردازد. برای تعریف نواحی دارای مش دینامیکی بدین صورت عمل می شود که ناحیه مربوط به لوله به عنوان ناحیه ساکن (stationary) تعریف شده است و دیواره مربوط به دورتادور توپی به صورت کوپل شده (system coupling) با نرم افزار transient structural تعریف شده است. این بدین معناست که موقعیت مکانی جریان آب درون لوله نسبت به توپی ثابت است و توپی هیچ حرکتی را به صورت انتقالی یا دورانی درون جریان آب ندارد. جریان آب با سرعتی برابر با 0.001 متربرثانیه وارد لوله شده و با فشاری برابر با فشار اتمسفر از آن خارج می شود. در بخش تنظیمات نرم افزار آنالیز سازه ای نیز مرز مربوط به دیواره جسم کروی به صورت اندرکنش سیال و جامد (fluid solid interaction) تعریف شده است یعنی این مرز جامد می تواند تحت تأثیر رفتار جریان آب قرار بگیرد. سپس در تنظیمات بخش system coupling به تعریف نوع انتقال داده بین نرم افزار سیالاتی و سازه ای پرداخته است. نوع تعریف انتقال داده (data transfer) بدین ترتیب است که از یک مرز به عنوان source در نرم افزار fluent به همان مرز به عنوان target در نرم افزار transient structural و یا بالعکس در قالب یک متغیر تعریف می شود. برای این شبیه سازی، دو انتقال داده تعریف شده است؛ بدین ترتیب که نیرو (force) از بخش سیالاتی به بخش سازه ای منتقل می شود و جابجایی (displacement) از بخش سازه ای به بخش سیالاتی منتقل می شود. این بدین معناست که جریان آب با حرکت خود به جسم کروی ضربه می زند و جسم کروی نیز می تواند درون لوله جابجا شود.

 

گام اول) ترسیم هندسه و شبکه بندی

مدل حاضر به صورت سه بعدی و با استفاده از نرم افزار design modeler طراحی شده است. مدل شامل یک لوله افقی به طول 0.02 متر و قطر 0.001 متر می باشد که یک جسم جامد کروی یا توپی با قطر 0.00009 متر درون آن قرار گرفته است.

 

 

شبکه بندی مدل حاضر با استفاده از نرم افزار ansys meshing انجام گرفته است. شبکه بندی به صورت بدون سازمان انجام گرفته و تعداد سلول های تولیدی در این شبکه بندی برابر با 20192 می باشد.

 

 

گام دوم) مراحل شبیه سازی

برای شبیه سازی مدل حاضر، چند فرض در نظر گرفته شده است که عبارتند از:

  • شبیه سازی براساس دیدگاه مبتنی بر فشار (pressure-based) صورت گرفته است.
  • شبیه سازی فقط در حالت سیالاتی انجام گرفته است و به انرژی و انتقال حرارت نپرداخته است.
  • مدل حاضر از نظر زمانی ناپایا (unsteady) می باشد؛ زیرا مدل حاضر دارای مش دینامیکی و متغیر نسبت به زمان است.
  • اثر گرانش زمین (gravity) بر روی سیال نادیده گرفته شده است.

 

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

 

 

گام سوم) نتایج نهایی

پس از پایان فرایند حل، کانتورهای دو بعدی مربوط به فشار و تنش برشی روی سطح بدنه جسم کروی و کانتورهای دو بعدی مربوط به سرعت و فشار حول جسم کروی در صفحه میانی لوله حاصل شده اند. این کانتورها مربوط به ثانیه پایانی فرایند شبیه سازی می باشد. همچنین کانتورهای مربوط به تغییر شکل و کرنش الاستیکی نیز در بخش آنالیز سازه ای به دست آمده اند.

 

 

دیدگاه

دیدگاهی ثبت نشده.

اولین نفری باشید که نظر می دهید برای “آموزش شبیه سازی رفتار جسم کروی در تقابل با جریان آب با روش FSI”