آموزش شبیه سازی جریان آب درون borehole

آموزش شبیه سازی جریان آب درون borehole


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

نقد و بررسی : آموزش شبیه سازی جریان آب درون borehole

شرح مسأله

مسأله حاضر به شبیه سازی جریان آب درون گمانه (borehole) با استفاده از نرم افزار ansys fluent پرداخته است. گمانه زنی یا سنداژ به فرایند ایجاد سوراخ یا حفر چاه بر روی زمین گفته می شود که به منظور شناسایی نوع و جنس خاک زمین منطقه مورد استفاده قرار می گیرد. از سنداژ یا گمانه زنی پیش از شروع عملیات ساختمانی برای تشخیص تیپ خاک و وضعیت آب های زیرزمینی، و همچنین در کشاورزی و عملیات حفاری نفت و گاز مورد استفاده قرار می گیرد. گمانه (borehole)، حفره ای به قطر 5 cm تا 25 cm می باشد که درون زمین حفر می شود و اندازه دقیق این قطر، به نوع خاک زمین مورد بررسی وابسته است. درواقع، گمانه نوعی چاه کوچک و با قطر کم محسوب می شود که در آزمون های خاک اهمیت دارد. این گمانه ها می توانند به صورت عمودی، افقی و یا شیبدار حفر شوند و با هدف نمونه برداری از مصالح زمین، بررسی لایه های سطحی، ارسال تجهیزات و ابزار، بررسی وضعیت خاک منطقه و غیره نقش مهمی در صنعت دارند. حال جریان آب موجود درون گمانه یا چاه موجب می شود تا دانه های خاک از دیواره چاه جدا شده و وارد جریان آب بشوند. البته میزان جدا شدن دانه های خاک از دیواره چاه بستگی به قطر دانه ها و شدت چسبندگی دانه های خاک دارد. از آنجایی که مدل مورد نظر به صورت مخلوطی از جریان آب و دانه های خاک می باشد، باید یک جریان چند فازی تعریف گردد. بنابراین، برای تعریف جریان دو فازی سیال-جامد، از مدل چندفازی eulerian استفاده شده است؛ به طوری که فاز اولیه، جریان آب و فاز ثانویه، دانه های خاک تعریف شده اند. به طور کلی، از مدل چندفازی eulerian در کاربردهایی مانند جریان های مملو از ذرات (particle-laden) با کسر حجمی بیش از ده درصد برای فاز پراکنده شونده، و یا بسترهای تشکیل شده از سیال (fluidized bed)، و یا جریان های دوغابی (slurry flow) شامل مایع و جامد، مورد استفاده قرار می گیرد. ناحیه محاسباتی به صورت قطاعی از یک چاه به شکل استوانه قائم طراحی شده است؛ به طوری که بخش داخلی قطاع مربوط به ناحیه جریان آب می باشد وبخش خارجی قطاع مربوط به ناحیه تشکیل یافته از خاک می باشد. جریان آب با سرعت برابر با 1.6 m.s-1 به همراه ذرات خاک با سرعت برابر با 1 m.s-1 وارد بخش مرکزی چاه می شوند و ذرات خاک اطراف خود را تحت تأثیر قرار می دهند.

 

گام اول) ترسیم هندسه و شبکه ­بندی

مدل حاضر به صورت سه بعدی و با استفاده از نرم ­افزار design modeler طراحی شده است. فرض شده است که چاه به صورت یک استوانه کاملاً متقارن می باشد. بنابراین برای کاهش هزینه محاسباتی، فقط یک قطاع از این چاه مدل شده است. این قطاع در راستای شعاعی از دو بخش جداگانه تشکیل شده است؛ به طوری که بخش داخلی تر یا مرکزی تر قطاع، مربوط به ناحیه جریان سیال و بخش بیرونی تر یا محیطی تر قطاع، مربوط به محل قرارگیری دانه های خاک است. مرزهای ورودی و خروجی فقط برای ناحیه مربوط به جریان آب در بخش مرکزی مدل تعریف شده است.

 

 

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 413658 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 فقط در حالت سیالاتی انجام گرفته و به انتقال حرارت و آنالیز حرارتی نپرداخته است.
  • شبیه ­سازی حاضر از نظر زمانی به صورت ناپایا (unsteady) می باشد؛ یعنی ترم زمان در حل مسأله در نظر گرفته شده است.
  • اثر گرانش (gravity) بر روی مدل اعمال شده است و شتاب گرانشی معادل با 9.81- m.s-2 در راستای محور z تعریف 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 کسر حجمی جریان آب و ذرات خاک و همچنین سرعت جریان آب و ذرات خاک به دست آمده است. همچنین با توجه به این که برای کاهش هزینه محاسباتی فقط یک قطاع یک درجه ای از مدل طراحی شده بود و از آنجایی که رفتار جریان دو فازی کنونی کاملاً در سراسر مدل متقارن است، کانتور دو بعدی با 360 درجه دوران حول محور مرکزی به کانتور سه بعدی تبدیل می شود. نتایج حاصل نشان می دهد که مقداری از ذرات خاک از دیواره چاه حفر شده جدا شده و به جریان آب می پیوندند و همچنین مقداری از جریان آب درون خاک چاه حفره شده نفوذ می کند. این امر نشان دهنده غلبه مقدار تنش برشی ایجاد شده بین جریان آب و ذرات خاک بر مقدار چسبندگی بین دانه های خاک است.

 

 

 

 

 

 

 

نقد وبررسی

نقد بررسی یافت نشد...

اولین نفر باشید که نقد و بررسی ارسال میکنید... “آموزش شبیه سازی جریان آب درون borehole”

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