انتقال گونه‌ها

گونه‌ها (Species) چیست؟

نرم افزار Ansys Fluent می‌تواند اختلاط و انتقال گونه‌های شیمیایی را با حل معادلات پایستگی که منابع جابجایی (convection)، انتشار (diffusion) و واکنش (reaction) را برای هرگونه جزء تعریف می‌کند، شبیه‌سازی کند. می‌توان بسیاری از واکنش‌های شیمیایی همزمان را که در فاز سیال (واکنش‌های حجمی)، روی دیواره یا سطوح ذرات و یا در ناحیه متخلخل انجام می‌شوند، توضیح داد. این بخش قابلیت‌های مدل‌سازی برای انتقال گونه‌ها (species transport) را با و بدون واکنش توضیح می‌دهد.

نرم افزار Fluent می‌تواند انتقال گونه‌ها و واکنش را با استفاده از چندین مدل مستقل مدل کند.

• انتقال گونه‌ها (species transport) و دیدگاه شیمی نرخ محدود (finite-rate chemistry)
• دیدگاه احتراق غیرپیش آمیخته (non-premixed combustion)
• دیدگاه احتراق پیش آمیخته (premixed combustion)
• دیدگاه احتراق پیش آمیخته جزئی (partially premixed combustion)
• دیدگاه انتقال PDF ترکیبی (composition PDF transport)

دیدگاه انتقال گونه‌ها

معادلات پایستگی رسانش، انتشار و منابع واکنش برای بسیاری از گونه‌های جزء با استفاده از این روش حل می‌شود. فرآیندهای شیمیایی متعددی که در جریان بالک، در سطوح دیوار یا ذرات، یا در ناحیه متخلخل رخ می‌دهند، همگی می‌توانند توسط کاربر برای مدل‌سازی به طور همزمان مشخص شوند.

انتقال چندمؤلفه‌ای به‌ناچار چندین اثر فیزیکی مهم مانند گرادیان دما، انتقال آنتالپی و دیفیوژن را وارد سیستم می‌کند. سرعت (نرخ) واکنش R_i ممکن است به صورت زیر مشخص شود:

• مدل Finite-Rate (Arrhenius kinetics)

شیمی نرخ محدود عمومی به طور مستقیم نرخ واکنش را با نادیده گرفتن تأثیر نوسانات توربولانسی بر نرخ سینتیکی تعیین می‌کند.

• مدل Eddy-dissipation 

برای جلوگیری از محاسبات پرهزینه سینتیک شیمیایی Arrhenius، اعتقاد براین است که نرخ واکنش توسط توربولانسی کنترل شود، در حالی که از تأثیر بازه‌های زمانی شیمی غفلت می‌شود. این مدل از نظر محاسباتی ارزان است، اما برای نتایج واقعی باید از مکانیسم‌های آزادسازی حرارتی یک یا دو مرحله‌ای استفاده کرد. این استراتژی فقط زمانی باید اعمال شود که مقیاس‌های زمانی شیمی مورد علاقه در مقایسه با مقیاس‌های زمانی توربولانسی دامنه سریع هستند.

• مدل Eddy-dissipation-concept 

شعله‌های توربولانسی می‌توانند سینتیک‌های شیمیایی پیچیده‌ای را با درنظر گرفتن مقیاس‌های زمانی توربولانسی و سینتیکی ترکیب کنند. لازم به ذکر است که شبیه سازی دقیق سینتیک شیمیایی ممکن است از نظر محاسباتی گران باشد.

واکنش‌های سطحی دیفیوژنی یا سینتیک محدود نیز ممکن است؛ درحالی که درمورد دوم، پوشش سطح نیز ممکن است مهم باشد. در این شرایط، Fluent می‌تواند غلظت مولی گونه‌هایی را که به دیواره‌ها جذب می‌شوند، را مانیتور کند. مدل‌سازی واکنش‌های سطح ذرات نیز امکان‌پذیر است.

دیدگاه Non-Premixed Combustion

این روش به جای نوشتن و حل معادلات انتقال برای گونه‌های منفرد، آنها را برای کسرهای مختلط می‌نویسد و حل می‌کند. میدان کسر مخلوط حاصل برای محاسبه غلظت گونه‌ها استفاده می‌شود.

دیدگاه احتراق غیرپیش آمیخته مبتنی بر این ایده است که شما در حال شبیه‌سازی یک دیفیوزر یا شعله سوخت پودر شده هستید؛ به طوزی که همه سیستم‌های احتراق ورودی‌های سوخت و اکسیدکننده جداگانه دارند.

اساس مدل احتراق غیرپیش آمیخته این ایده است که حالت ترموشیمیایی فعلی یک سیال را می‌توان به یک متغیر اسکالر حفظ شده متصل کرد.

دیدگاه Premixed Combustion

قبل از احتراق، سوخت و اکسید کننده به صورت مولکولی در احتراق پیش آمیخته ترکیب می‌شوند. یک جبهه شعله که به درون واکنش دهنده‌های نسوخته گسترش می‌یابد، باعث احتراق می‌شود.

در طول احتراق پیش آمیخته، شعله نازک و گسترده‌ای برروی مرز (بالقوه متلاطم) حرکت می‌کند. احتراق غیرپیش آمیخته اغلب یک موضوع اختلاط در یک قرارداد است. ردیابی سرعت شعله آشفته به عنوان تابعی از سرعت شعله لمینار و توربولانسی در سطح مشترک، مسئله اصلی برای احتراق پیش آمیخته است.

دیدگاه Partially Premixed Combustion

مدل احتراق پیش‌آمیخته جزئی بر اساس احتراق غیرپیش آمیخته و مدل‌های احتراق پیش‌آمیخته است.

سیستم‌هایی که از احتراق نیمه‌پیش‌آمیخته استفاده می‌کنند، شعله‌هایی با مخلوط‌های اکسیدکننده سوخت نامنظم با نسبت‌های هم‌ارز تولید می‌کنند. این شعله‌ها شامل ورودی‌های پیش‌آمیخته ناقص، محفظه‌های احتراق پیش‌آمیخته فقیر با شعله‌های پیلوت دیفیوژن و جت‌های هوای خنک‌کننده، و جت‌های پیش‌آمیخته تخلیه‌شده در اتمسفر ساکن هستند.

دیدگاه Composition PDF Transport

یک تابع چگالی احتمال (PDF) می‌تواند توسط نرم‌افزار ANSYS Fluent برای توضیح سینتیک‌های شیمیایی با نرخ محدود در جریان‌های واکنش آشفته استفاده شود. برای مثال، این روش می‌تواند برای مدل‌سازی اثراتی مانند خاموشی شعله و اشتعال گونه‌هایی مانند NOx استفاده شود. حتی اگر به محاسبات پیچیده‌ای نیاز دارد، این مدل این مزیت را دارد که گاهی اوقات به طور دقیق جریان آشفته را محاسبه می‌کند.

بسیاری از پروژه‌های CFD در مورد کاربردهای گونه‌ها در دستگاه‌های مختلف توسط گروه پردازشگران مهر شبیه سازی شده‌اند.

یک مثال شبیه سازی محفظه احتراق گردابه‌ای است. در این تجزیه و تحلیل CFD، احتراق داخل یک محفظه احتراق گردابه‌ای، که به خنک شدن و افزایش اختلاط اجزای پیشرانه در محفظه احتراق کمک می‌کند و احتراق کامل را در محفظه‌های با حجم کمتر انجام می‌دهد، با استفاده از نرم‌افزار ANSYS Fluent توسط کارشناسان ما انجام می‌شود.

 

همچنین وجود آلودگی در مکان‌های داخلی و خارجی را می‌توان با روش گونه‌ها مدل‌سازی کرد. در پروژه دیگر CFD، عملکرد جت فن‌ها در یک تونل در برابر آلودگی تولید شده توسط خودروها توسط نرم افزار ANSYS Fluent بررسی می‌شود. در این شبیه سازی حرکت دقیق آلودگی تحت تاثیر فن قابل مشاهده است.

گروه پردازشگران مهر، متخصص در زمینه شبیه‌سازی انتقال گونه‌ها

گروه پردازشگران مهر با چندین سال تجربه در شبیه‌سازی مسائل مختلف در زمینه‌های مختلف CFD با استفاده از نرم‌افزار ANSYS Fluent آماده ارائه خدمات گسترده مدل‌سازی، مش‌بندی و شبیه‌سازی براساس نیاز مشتریان می‌باشد. خدمات شبیه سازی برای شبیه سازی‌های انتقال گونه‌ها به شرح زیر دسته‌بندی می‌شوند:

• شبیه سازی و تحلیل انتشار ویروس با توجه به پدیده‌ها و مکان‌های مختلف
• شبیه سازی HVAC در اتاق عمل، اتاق سیگار و غیره
• مدلسازی احتراق داخل مخزن ذخیره، محفظه احتراق، دیگ بخار و غیره
• شبیه سازی تامین آسایش حرارتی مکان‌های داخلی و خارجی
• تحلیل کاربرد گونه‌های مختلف در بستر سیال، بستر بسته و غیره
• CFD شبیه سازی تجزیه مواد
• تجزیه و تحلیل فرآوری مواد غذایی در صورت خشک کردن، تبرید و غیره
• و ..…

شما می‌توانید محصولات مرتبط با شبیه سازی انتقال گونه‌ها را در فروشگاه ما بیابید:

خدمات ما محدود به موضوع ذکر شده نیست و گروه پردازشگران مهر آماده انجام پروژه‌های متفاوت و چالش برانگیز در زمینه مدل سازی مهندسی انجماد و ذوب می‌باشد که توسط مشتریان ما سفارش داده شده است. ما حتی انجام شبیه‌سازی CFD را برای هر طرحی که در ذهن دارید می‌پذیریم تا آنها را به واقعیت تبدیل کنیم و حتی به شما کمک کنیم تا به بهترین طراحی برای آنچه تصور می‌کردید برسید. شما می‌توانید به صورت رایگان و بدون هزینه با کارشناسان ما مشورت کرده و با ارسال جزئیات مسأله به ما از طریق این آدرس پروژه خود را سفارش بدهید.

با سفارش پروژه خود به شرکت پردازشگران مهر به عنوان یک گروه مستقل شبیه‌سازی CFD، نه تنها فایل‌های پروژه مرتبط (هندسه، مش، و …) را دریافت خواهید کرد، بلکه یک فیلم آموزشی کامل نیز در اختیار شما قرار خواهد گرفت که نشان می‌دهد چگونه می‌توانید هندسه را ایجاد کنید، مش‌بندی کنید، و تنظیمات مورد نیاز (پیش‌پردازش، پردازش و پس‌پردازش) را در نرم‌افزار ANSYS Fluent خودتان به تنهایی تعیین کنید. علاوه براین، پشتیبانی پس از تحویل پروژه نیز برای روشن شدن مسائل و ابهامات موجود است.