نقد و بررسی : آموزش شبیه سازی جریان و انتقال حرارت در لوله دارای نوار موجی

شرح مسأله

مسأله­ ی حاضر به بررسی جریان سیال عبوری از دورن یک لوله با مقطع دایروی می­ پردازد؛ به طوری که در این لوله، از یک نوار موجی شکل (wavy tape) به عنوان مانع جریان سیال استفاده شده است. این نوار موجی شکل به صورت عایق حرارتی عمل می­کند. هدف مسأله­ ی حاضر، بررسی جریان سیال از دو دیدگاه سیالاتی و انتقال حرارتی می­باشد.

برای شبیه­ سازی مسأله­ ی حاضر، چند فرض در نظر گرفته شده است:

• شبیه­ سازی مسأله از نظر زمانی به صورت پایا (steady) صورت گرفته است.
• برای شبیه ­سازی از حلگر pressure-based استفاده شده است.
• اثر گرانش زمین بر روی مدل نادیده گرفته شده است.

گام 1) ترسیم هندسه و شبکه­ بندی

مدل حاضر به صورت سه­ بعدی و با استفاده از نرم ­افزار design modeler طراحی شده است. هندسه­ ی مدل مربوط به یک لوله­ ی مقطع دایروی می­باشد که دارای موانعی به صورت نوار تابیده درون خود می­باشد. با توجه به تقارن مدل، هندسه­ ی مورد نظر به شکل نیمه استوانه طراحی شده است. شکل 1 نمایی از هندسه ­ی ترسیمی را نشان می­دهد.

شکل 1 : نمایی از هندسه ترسیمی

شبکه ­بندی مدل با استفاده از نرم ­افزار ansys meshing و به صورت بدون سازمان انجام گرفته است. در این شبکه ­بندی، تعداد سلول­ های تولیدی برابر 653307 می­باشد. شکل 2 نمایی از شبکه ­بندی را نشان می ­دهد.

شکل 2 : نمایی از شبکه ­بندی

گام 2) مراحل شبیه ­سازی

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

گام 3) نتایج نهایی

پس از فرایند حل، کانتورهای سه ­بعدی و دوبعدی مربوط به فشار، دما، سرعت، خطوط جریان دوبعدی و سه ­بعدی و بردارهای سرعت دوبعدی و سه­ بعدی حاصل شده است. شکل­های 3 الی 12 نتایج حاصل را نشان می­ دهد.