بسته آموزشی قاب مرجع چرخان (MRF)، 9 مثال کاربردی برای کاربران مبتدی

توضیحات

بسته آموزشی قاب مرجع چرخان (MRF)، 9 مثال کاربردی برای کاربران مبتدی

در این بسته آموزشی به شبیه سازی 9 مثال کاربردی برای کاربران مبتدی با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) پرداخته ایم.

آنچه در این بسته آموزشی خواهید آموخت

آیرودینامیک توربین بادی محور افقی

پروژه شماره 1 به جریان هوا بر روی تیغه های HAWT می پردازد، بنابراین هدف از این مسئله بررسی توزیع سرعت و فشار روی سطح تیغه ها و بدنه آنهاست. اطراف تیغه ها، جلوی تیغه ها و پشت تیغه ها ناحیه ای وجود دارد. جریان هوا در جلو و پشت پره ها به طور معمول رفتار می کند، در حالی که در ناحیه اطراف تیغه ها، حرکت چرخشی پره ها باعث ایجاد جریان چرخشی می شود.

توربین بادی افقی با پایه

پروژه شماره 3 یک جریان هوای همدما تراکم ناپذیر را نزدیک به یک توربین بادی با محور افقی استاندارد با در نظر گرفتن توربین BASE، مدل سازی شده در سه بعدی مطالعه می کند. هندسه یک توربین بادی با پایه 30 متری در داخل یک تونل باد 300 متری است. همچنین حداکثر سرعت 1 متر بر ثانیه برای باد و سرعت توربین 30 دور در دقیقه است.

توربین بادی لیام (Liam F1)

اخیراً، یک طراحی کاملاً جدید توربین بادی در مقیاس کوچک به نام توربین بادی شهری Liam-F1 می‌تواند با تقریباً 80% حد بتز یا 47.4% راندمان کلی کار کند که بیان می‌کند حداکثر بازده نظری هر توربین بادی تنها 59.3% است. پروژه شماره 4 یک میدان جریان هوا در مجاورت توربین بادی Liam F1 شبیه سازی می کند. هندسه شامل یک منطقه دوار برای دیواره های توربین و یک منطقه ثابت برای بقیه حوزه است. ورودی 3 متر بر ثانیه در نظر گرفته می شود و ناحیه توربین با 300 دور در دقیقه می چرخد.

کمپرسور گریز از مرکز

پروژه شماره 5 شبیه سازی کمپرسور گریز از مرکز با دیفیوزر است. این کمپرسور در حالی که از نیروی گریز از مرکز برای فشرده سازی گاز استفاده می کند، از فشار مثبت استفاده می کند. با چرخش پروانه‌های کمپرسور هوای کم‌فشار از محور مرکزی مکیده می‌شود و فشار آن باعث ایجاد دیفیوزر در مسیر هوا می‌شود و خروج هر پره باعث افزایش فشار هوا می‌شود. هنگامی که سیال از قسمت مرکزی کمپرسور خارج می شود، دارای انرژی جنبشی و پتانسیل است. از آنجایی که میزان تغییرات فشار در سیال عبوری با مجذور سرعت سیال رابطه معکوس دارد (طبق رابطه برنولی)، باید سعی شود سرعت خروجی پره های کمپرسور کاهش یابد تا میزان فشار سیال خروجی افزایش یابد.

کمپرسور چند مرحله ای با 2 روتور و 2 استاتور

پروژه شماره 6 جریان هوا را در داخل یک کمپرسور چند مرحله ای چهار ردیفه شبیه سازی می کند. کمپرسور طراحی شده در این شبیه سازی از نوع محوری بوده و از چهار ردیف شامل دو ردیف استاتور و دو ردیف روتور تشکیل شده است. به طور کلی کمپرسورهای جریان محوری کمپرسورهایی هستند که جریان هوای آنها موازی با محور چرخش است. کمپرسورهای محوری از دو بخش اصلی تشکیل شده اند: روتور و استاتور. کمپرسور از یک سری ردیف با سطح مقطع ایرفویل به نام روتور و استاتور تشکیل شده است.

دمنده گریز از مرکز

پروژه شماره 7 یک دمنده گریز از مرکز را شبیه سازی می کند. دمنده وسیله ای برای دمیدن هوای پرفشار است که عموماً کاربردهایی مانند پاکسازی گرد و غبار دارد. حرکت چرخشی پره ها با سرعت زیاد باعث چرخش جریان هوا می شود. نیروی گریز از مرکز باعث افزایش فشار هوا و در نتیجه سرعت جریان هوا می شود. در نهایت، این هوای پرفشار از طریق مجرای نصب شده بر روی بدنه بیرونی دمنده به محیط بیرون هدایت می شود.

جریان هوا در سیلندر چرخشی فرو رفته

پروژه شماره 8 جریان هوا را در یک کانال مستطیلی شبیه سازی می کند. یک جسم استوانه ای گودی در کانال قرار می گیرد. جریان هوا با سرعت افقی 0.45 متر بر ثانیه وارد کانال مستطیلی می شود و با بدنه استوانه ای برخورد می کند. بدنه استوانه ای با سرعت زاویه ای 20 رادیان در ثانیه (rad/s) حول محور مرکزی می چرخد. بنابراین، دیوار متحرک باید تعریف شود. بنابراین ناحیه شبیه سازی سیال به دو قسمت تقسیم می شود که شامل ناحیه دوار (دارای استوانه با سرعت زاویه ای ثابت) و ناحیه سیال (فضای داخلی کانال مستطیلی غیر از استوانه) می باشد.

خنک کننده چرخشی یک جسم با شار ثابت

پروژه شماره 9 انتقال حرارت و سرمایش دیوار را از مدلی با شکل نیم سیلندر شبیه سازی می کند. این مدل حول یک محور خاص (مدل z-axis) با سرعتی معادل 400 دور در دقیقه می چرخد. بنابراین برای تعریف این حرکت دورانی در مدل از تکنیک Frame Motion با سرعت چرخشی 400 دور در دقیقه استفاده شده است. دیوار مقطع خارجی مدل تحت شار حرارتی ثابت برابر با 1000 W.m-2 است و در سطح خارجی این دیوار مقطعی پنج مجرای جریان هوا تعبیه شده است.