اسپری خوشبو کننده هوا در سرویس بهداشتی، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

شرح پروژه (خوشبو کننده)

هدف از این مسأله، شبیه سازی عددی فرایند اسپری خوشبو کننده هوا (air freshener spray) در سرویس بهداشتی را در نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) است.

مدل حاضر را با استفاده از نرم افزار دیزاین مدلر (Design Modeler) به صورت سه بعدی طراحی کردیم. هندسه مدل شامل یک دامنه محاسباتی از فضای داخلی یک سرویس بهداشتی است.

سپس مش بندی این مدل را با استفاده از نرم افزار انسیس مشینگ (Ansys Meshing) انجام دادیم. مش بندی از نوع بدون سازمان (unstructured) است و از روش انحنا (curvature) برای تمرکز بر نواحی حساس به شبکه استفاده کردیم. تعداد سلول‌های ایجاد شده با شبکه بندی برابر 1187006 است.

روش‌های استفاده شده

این پروژه به بررسی پاشش یک خوشبوکننده هوا در سرویس بهداشتی به روش فاز گسسته دو طرفه (Two-way DPM) در نرم افزار انسیس فلوئنت می‌پردازد. با تعریف یک فرایند تزریق (injection)، ذرات معطر به صورت فیزیکی توسط قطرات آبی که در فضا تبخیر می‌شوند، از دستگاه خارج می‌شوند.

این قطرات دارای دمای 310 کلوین، سرعت 50 متربرثانیه، و دبی جرمی 0.018 کیلوگرم‌برثانیه هستند که در فواصل 0 تا 0.1 ثانیه منتشر می‌شوند. قطر ذرات در حین انتشار ثابت نیست و روش توزیع رزین-رامبلر-لگاریتمی (rosin-rambler-logarithmic) برای سایز قطر ذرات در نظر گرفته شده است.

با پیروی از این روش و فرمولاسیون مناسب، مقادیر مربوط به حداقل (minimum)، حداکثر (maximum) و میانگین (average) سایز قطر، پارامتر نمایی انتشار (spread’s exponential) و تعداد قطر (number of diameters) در هر تزریق تعیین می‌شود.

لازم به ذکر است که حالت قطره‌ای (droplet) برای ذرات گسسته زمانی اعمال می‌شود که مدل انتقال گونه‌ها (species transport) نیز فعال شود.

شرایط مرزی مدل فاز گسسته در مرز خروجی دستگاه، ورودی و خروجی سرویس بهداشتی با حالت فرار (escape) تعریف می‌شود؛ بدین معنا که ذرات از این مرز صرفاً عبور می‌کنند.

حالت تله (trap) در مرزهای تمام دیواره‌ها و هیترها استفاده می‌شود؛ بدین معنا که ذرات در این سطوح به دام افتاده و برروی آنها جمع می‌شوند. فرآیند شبیه سازی حاضر به صورت ناپایای زمانی (unsteady) با گام زمانی برابر با 0.01 ثانیه انجام می‌شود.

علاوه بر این، مدل RNG k-epsilon و معادله انرژی به تریتب برای حل معادلات سیال توربولانس و محاسبه توزیع دما در دامنه محاسباتی فعال هستند.

نتایج

در پایان فرآیند حل، با مشاهده نتایج به‌دست‌آمده به این نتیجه می‌رسیم که هیتر در سرویس بهداشتی دمای مناسبی را برای این مکان ایجاد می‌کند و باعث چرخش جریان در سرویس بهداشتی می‌شود و علاوه بر آن باعث تبخیر ذرات می‌شود.

همچنین با توجه به انیمیشن پیوست شده مشاهده می‌شود که اکثر ذرات با قطر بزرگ‌تر به دلیل جرم بیشتر در موقعیت پایین‌تری نسبت به ذرات با قطر کمتر قرار گرفته و سپس تبخیر می‌شوند.