آموزش شبیه سازی فرایند پاشش آب توسط مدل فاز گسسته

آموزش شبیه سازی فرایند پاشش آب توسط مدل فاز گسسته

(دیدگاه کاربر 1)

750,000 تومان

( آخرین بروزرسانی : 14 شهریور, 1401 )

بررسی اجمالی محصول

با خرید این محصول، ویدئوی آموزش شبیه سازی فرایند پاشش آب توسط مدل فاز گسسته در نرم افزار ansys fluent به همراه فایل شبکه بندی آن (msh.) را دیافت خواهید کرد.

نقد و بررسی : آموزش شبیه سازی فرایند پاشش آب توسط مدل فاز گسسته

تعریف مسأله

مسأله­ حاضر به شبیه­ سازی فرایند پاشش آب به درون فضای مکعبی شکل می ­پردازد. هدف از مسأله­ حاضر، بررسی رفتار جریان آب در حین فرایند پاشش از یک مقطع دایروی بسیار کوچک به فضای درونی یک ناحیه با حجمی بزرگتر می ­باشد که این بررسی رفتار جریان آب با تعقیب ذره به ذره­ ذرات موجود در جریان آب اتفاق می ­افتد. از این­ رو، برای شبیه سازی مدل مذکور باید از دیدگاه لاگرانژی استفاده گردد که در قالب مدل فاز گسسته (discrete phase) امکان ­پذیر می­ باشد. درواقع تفاوت دیدگاه لاگرانژی با دیدگاه اویلری در این امر است که رفتار سیال در دیدگاه لاگرانژی بر اساس تعقیب ذره به ذره­ جریان سیال مورد بررسی قرار می ­گیرد؛ در حالی که رفتار سیال در دیدگاه اویلری بر اساس فرض یک المان حجمی محدود در مسیر جریان سیال مورد بررسی قرار می­ گیرد. ضمناً فضای ترسیمی به شکل مکعب مستطیل در مدل حاضر، یک فضای کلی می­ باشد که جوانب آن دارای شرط مرزی فشار اتمسفر می­ باشند. مسأله­ حاضر به صورت ناپایا شبیه­ سازی شده و دارای گام زمانی برابر 0.00000999 ثانیه می ­باشد.

 

گام 1) ترسیم هندسه و شبکه­ بندی

مدل حاضر به صورت سه بعدی و با استفاده از نرم­ افزار design modeler ترسیم شده است. ساختار هندسی مدل شامل یک ناحیه­ مکعب مستطیلی شکل با مقطع مربعی به طول 50 میلی­ متر و ارتفاع 100 میلی ­متری می ­باشد که مقطعی دایروی به قطر 5.6 میلی­ متری به عنوان ورودی جریان سیال بر روی دیواره­ فوقانی ناحیه قرار دارد. شکل زیر نمایی از هندسه­ ترسیمی را نشان می ­دهد.

 

 

شبکه ­بندی مدل حاضر با استفاده از نرم ­افزار ansys meshing انجام گرفته است. مش­ بندی به صورت بدون سازمان بوده و تعداد شبکه­ های تولیدی معادل 25464 می ­باشد. اندازه­ شبکه­ ها در مقطع ورودی جریان سیال ریزتر و دارای دقت بالاتر می ­باشد. شکل زیر نمایی از شبکه­ بندی انجام گرفته است.

 

 

گام 2) مراحل شبیه ­سازی

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

  • شبیه ­سازی مبتنی بر چگالی (pressure-based) صورت گرفته است.
  • شبیه­ سازی فقط در حالت سیالاتی انجام گرفته است؛ یعنی از دیدکاه انرژی و انتقال حرارتی بحث نشده است.
  • مدل حاضر از نظر زمانی ناپایا (unsteady) می ­باشد؛ زیرا ماهیت فرایند پاشش وابسته به گذر زمان می­ باشد.
  • اثر گرانش زمین (gravity) بر روی سیال در نظر گرفته نشده است.

 

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

 

 

تعریف مدل discrete phase

زمانی از فاز گسسته استفاده می­ گردد که هدف، بررسی رفتار ذرات از دیدگاه لاگرانژی و به صورت گسسته باشد. در مدل حاضر، آب از مقطع ورودی به صورت اسپری در یک فضای مکعب مستطیلی مملو از آب پاشش می­ کند. با انتخاب interaction with continous phase، رفتار ذرات گسسته­ آب پاششی تحت تأثیر جریان پیوسته­ آب اولیه موجود در فضای مکعبی مستطیلی را قرار می­ گیرد. همچنین فرایند تزریق (injection) برای فاز گسسته تعریف می­ گردد. ماده­ ذرات تزریق شده در مدل حاضر آب می­ باشد و از بخش ورودی مدل (inlet) به فضا می ­پاشد. نوع فرایند تزریق به صورت صفحه­ ای است و نوع ذرات آب به صورت راکد (inert) می ­باشد. حالت inert یک المانی از فاز گسسته (ذره، قطره، یا حباب) که از موازنه­ نیروها تبعیت می­ کند. خواص نقطه­ ای برای هر ذره­ آب در مدل حاضر، شامل سرعتی به اندازه­ 86.7 متر بر ثانیه (velocity magnitude)، دبی جرمی برابر 0.01139 کیلوگرم بر ثانیه (total flow rate)، و اندازه­ قطر ذرات بر اساس قطر حداکثر و حاقل و میانگین (min, max, mean diameter) به ترتیب برابر 0.000006 و 0.00035 و 0.00025 متر می باشد. همچنین برای تعریف شرایط مرزی مربوط به مدل فاز گسسته، از سه نوع رفتار ذرات گسسته نسبت به نواحی مرزها استفاده می­ شود؛ بدین صورت که از حالت فرار (escape) برای وقتی استفاده می شود که فاز گسسته صرفاً از مرز مورد نظر عبور می­کند، از حالت تله (trap) برای وقتی استفاده می شود که فاز گسسته در مجاورت مرز مورد نظر گیر می­ افتد، و از حالت بازخورد (reflect) برای وقتی استفاده می شود که فاز گسسته پس از رسیدن و برخورد با مرز مورد نظر از مرز منعکس می­ شود. در مدل حاضر، در بخش ورودی از حالت escape و در دیواره ­های موجود از reflect استفاده شده است.

 

گام سوم) نتایج نهایی

پس از پایان فرایند حل، کانتورهای دو­ بعدی و سه ­بعدی مربوط به سرعت و غلظت جرمی ذرات آب در ثانیه­ آخر فرایند شبیه­ سازی به دست آمده ­اند. کانتور دو­بعدی در مقطع yoz در موقعیت مکانی عبوری از وسط ناحیه­ مکعبی مستطیلی به دست آمده­ است. همچنین particle track مربوط به ذرات آب پاششی در فضای سه ­بعدی بر اساس سرعت ذرات پاششی و قطر ذرات پاششی حاصل شده ­اند.

 

 

 

 

 

 

1 دیدگاه برای آموزش شبیه سازی فرایند پاشش آب توسط مدل فاز گسسته
  1. iman dehghan

    عالی بود

افزودن دیدگاه