آموزش شبیه سازی فرایند جوشش درون نانولوله

با خرید این محصول، ویدئوی آموزش شبیه سازی فرایند جوشش درون نانولوله با نرم افزار ansys fluent به همراه فایل شبکه بندی آن (msh.) را دریافت خواهید کرد.

نقد و بررسی : آموزش شبیه سازی فرایند جوشش درون نانولوله

شرح مسأله

مسأله حاضر به شبیه سازی فرایند جوشش (boiling) درون یک نانولوله با استفاده از نرم افزار ansys fluent پرداخته است. درواقع نانولوله به لوله ای گفته می شود که در مقیاس نانو و به وسیله نانوذرات ساخته می شود. قطر این نوع لوله ها می تواند در حدود چند نانومتر باشد؛ در حالی که طول آنها می تواند به چند میلی متر نیز برسد. در این شبیه سازی فرض شده است که دمای اشباع آب برابر با 383.15 K می باشد؛ یعنی در این دما تغییر فاز از آب مایع به بخار آب اتفاق می افتد. جریان آب با سرعت برابر با 1e-5 و با دمایی برابر با 373.15 K وارد لوله می شود و از آنجایی که این جریان آب در نزدیکی دمای اشباع قرار دارد، می توان گفت که آماده فرایند جوشش می باشد. فرض شده است که دیواره لوله دارای شرط مرزی شار ثابت معادل با 100000000 W.m-2 می باشد و می تواند این حرارت را به جریان آب عبوری از درون لوله منتقل نماید. جریان آب با دریافت حرارت از بدنه لوله به دمایی بالاتر از دمای اشباع رسیده و در حالت سوپرهیت قرار می گیرد. درنتیجه وقتی دمای آب به دمای اشباع رسید، آب به بخار آب تبدیل می شود. بنابراین در شبیه سازی حاضر، از مدل چندفازی (multiphase) استفاده شده است؛ به طوری که فاز اولیه آن، آب مایع و فاز ثانویه آن، بخار آب تعریف شده است. برای تعریف مدل چندفازی، از مدل eulerian استفاده شده است. این مدل به عنوان پیچیده ترین مدل چندفازی نرم افزار شناخته می شود و می تواند مجموعه ای از معادلات مومنتوم و انرژی را برای هر یک از فازها به صورت جداگانه حل نماید. از آنجایی که در این مدلسازی قرار است به فرایند جوشش بپردازد، باید از مدل چندفازی اویلرین استفاده گردد و همچنین گزینه جوشش (boiling model) فعال گردد. همچنین برای تعریف فرایند تبدیل فاز از مایع به گاز، باید یک انتقال جرم (mass transfer) تعریف کرد که دمای اشباع آن برابر با 383.15 K می باشد.

 

گام اول) ترسیم هندسه و شبکه ­بندی

مدل حاضر به صورت دو بعدی و با استفاده از نرم ­افزار design modeler طراحی شده است. مدل مربوط به یک لوله می باشد که به دلیل ساختار هندسی متقارن آن و برای کاهش هزینه محاسباتی، به صورت دو بعدی ترسیم شده است. این لوله از نوع نانولوله بوده و دارای طول 0.00005 متر و شعاع برابر با 0.00000015 متر می باشد.

شبکه ­بندی مدل حاضر با استفاده از نرم ­افزار ansys meshing انجام گرفته است. شبکه ­بندی به صورت سازمان یافته انجام گرفته و تعداد سلول­ های تولیدی معادل با 100000 می باشد.

 

 

گام 2) 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 در هر دو حالت سیالاتی و انتقال حرارتی انجام گرفته است.
  • شبیه ­سازی حاضر از نظر زمانی به صورت پایا (steady) می باشد؛ یعنی ترم زمان در حل مسأله نادیده گرفته شده است.
  • اثر گرانش (gravity) بر روی مدل 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، سرعت بخار آب، دمای بخار آب، کسر حجمی بخار آب، و نرخ تغییر فاز از آب به بخار به دست آمده است. همان طور که از تصاویر پیداست، جریان آب تحت حرارت ناشی از شار حرارتی اعمالی به دیواره لوله دچار افزایش دما می شود و پس از رسیدن به دمای اشباع تعریف شده به بخار تبدیل می شود یا اصطلاحاً فرایند جوشش اتفاق می افتد.

 

 

 

نقد وبررسی

نقد بررسی یافت نشد...

اولین نفر باشید که نقد و بررسی ارسال میکنید... “آموزش شبیه سازی فرایند جوشش درون نانولوله”

پیگیری سفارش
لیست مقایسه
شگفت انگیز ها
you tube
logo-samandehi