آموزش شبیه سازی جریان نانوسیال نوع Al2O3-water درون یک کانال دارای منبع حرارتی

آموزش شبیه سازی جریان نانوسیال نوع Al2O3-water درون یک کانال دارای منبع حرارتی


750,000 تومان

( آخرین بروزرسانی : 14 شهریور, 1401 )

بررسی اجمالی محصول

با خرید این محصول، ویدئوی آموزش شبیه سازی جریان نانوسیال نوع Al2O3-water درون یک کانال دارای منبع حرارتی در نرم افزار ansys fluent به همراه فایل شبکه بندی آن (msh.) را دریافت خواهید کرد.

نقد و بررسی : آموزش شبیه سازی جریان نانوسیال نوع Al2O3-water درون یک کانال دارای منبع حرارتی

شرح مسأله

مسأله حاضر به شبیه سازی جریان یک نانوسیال از نوع Al2O3-water درون یک کانال با استفاده از نرم افزار ansys fluent پرداخته است. این کانال دارای مقطع مربعی بوده و درون خود دارای ده دسته مانع می باشد. هر یک از این دسته موانع، دارای دو مانع صفحه ای مورب رو به روی همدیگر و یک مانع استوانه ای بین آن دو است؛ به طوری که وجود این موانع تعیین کننده مسیر عبور جریان نانوسیال درون کانال می باشد. برای تعریف نانوسیال مذکور، از مدل چندفازی نوع mixture استفاده شده است. مدل چندفازی mixture برای مواقعی مورد استفاده قرار می گیرد که فرایند اختلاط بین سیال و ذرات جامد صورت بگیرد و همچنین مرز بین ماده محلول و ماده حلال به طور دقیق قابل تشخیص نباشد. بنابراین، از دو ماده مختلف تحت عنوان آب (water) به عنوان سیال اولیه و آلومینیوم اکسید (Al2O3) به عنوان سیال ثانویه استفاده شده است. ماده آلومینیوم اکسید بدین ترتیب تعریف شده است که دارای چگالی برابر با 3970 kg.m-3، ظرفیت حرارتی ویژه برابر با 768 j.kg-1.K-1، رسانش حرارتی برابر با 40 W.m-1.K-1، ویسکوزیته برابر با 0.000017894 kg.m-1.s-1 و وزن مولکولی برابر با 28.966 kg.kmol-1 می باشد. همچنین قطر ذرات آلومینیوم اکسید تعریف شده به عنوان سیال ثانویه دارای قطری برابر با 0.00001 m می باشد. در بخش زیرین این کانال، ناحیه جامد از جنس آلومینیوم قرار گرفته است که دیواره کف آن تحت شار حرارتی ثابت معادل با 170000 W.m-2 می باشد که وظیفه انتقال حرارت به سمت کانال حامل جریان نانوسیال را برعهده دارد. فرایند شبیه سازی در دو مرحله انجام گرفته است. در مرحله اول، شبیه سازی در حالت تک فاز (فقط جریان آب خالص) انجام گرفته است تا فرایند شبیه سازی به حالت پایدار برسد. در این حالت، جریان آب با دمای 300 K و سرعت 2.233 m.s-1 وارد کانال می شود. در مرحله دوم، شبیه سازی در حالت دوفازی شامل (جریان آب حاوی ذرات نانوی آلومینیوم اکسید) انجام گرفته است. در این حالت، جریان نانوی آلومینیوم اکسید با همان سرعت و دمای جریان آب وارد کانال می شود؛ به طوری جریان ذرات نانو مقدار 0.01 از کسر حجمی کل مخلوط دوفازی را تشکیل می دهد.

 

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 کانال افقی مخصوص عبور جریان می باشد که بر روی یک جسم جامد دارای شار حرارتی قرار گرفته است. کانال دارای یک مقطع مستطیلی به ابعاد 0.001 متر * 0.0015 متر می باشد که دارای ده دسته مانع می باشد. هر دسته مانع شامل دو مانع صفحه ای مورب نسبت به یک دیگر و یک مانع استوانه ای بین آنها می باشد. جسم جامد آلومینیومی زیر کانال دارای ابعاد 0.002 متر * 0.02 متر * 0.05 متر می باشد.

 

 

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 مدلسازی برابر 2160625 است.

 

 

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 پایا (steady) می­باشد؛ یعنی ترم زمان در حل مسأله لحاظ نشده است.
  • اثر گرانش زمین (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 و سه بعدی مربوط به فشار مخلوط، دمای مخلوط، و سرعت هر یک از فازهای آب و Al2O3 به دست آمده اند. کانتورهای دو بعدی در دو مقطع xoz و yoz در ناحیه جریان سیال حاصل شده اند.

 

 

دیدگاه

دیدگاهی ثبت نشده.

اولین نفری باشید که نظر می دهید برای “آموزش شبیه سازی جریان نانوسیال نوع Al2O3-water درون یک کانال دارای منبع حرارتی”