پاشش با استفاده از مدل فاز گسسته، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

توضیحات

شرح پروژه شبیه سازی پاشش با استفاده از مدل فاز گسسته

در این مسأله، فرآیند پاشش آب را در یک فضای مکعبی با استفاده از نرم‌افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) شبیه‌سازی می‌کنیم.

در این مطالعه عددی قصد داریم به بررسی رفتار جریان آب در حین فرآیند پاشش از یک مقطع دایره‌ای کوچک به فضای داخلی یک ناحیه حجمی بزرگ بپردازیم. برای این کار، رفتار جریان آب را با ردیابی دنباله هر یک از ذرات آب بررسی می‌کنیم..

هندسه این مدل از یک ناحیه مکعب مستطیلی شکل با یک مقطع دایره‌ای به عنوان ورودی جریان سیال در دیواره بالایی آن تشکیل شده است. ما این هندسه را با استفاده از نرم افزار ANSYS Design Modeler طراحی کردیم.

سپس این مدل را با استفاده از نرم افزار ANSYS Meshing مش بندی کردیم. مش این مدل از نوع بدون سازمان (unstructured) بوده و 25464 سلول ایجاد شده است.

روش های استفاده شده

از آنجایی که در این شبیه سازی، ذرات به طور گسسته در یک محیط پیوسته حرکت می‌کنند، باید از دیدگاه لاگرانژی (lagrangian) برای آنالیز رفتار سیال استفاده کنیم. بنابراین، در این مدلسازی از مدل فاز گسسته (discrete phase model (DPM)) استفاده می‌کنیم. این شبیه سازی به صورت وابسته به زمان (گذرا، ناپایا، Transient) انجام شده است.

سپس در تنظیمات مدل فاز گسسته، یک فرایند انتشار (injection) برای ذرات گسسته تعریف می‌کنیم. ماده ذرات انتشاری در این مدل از نوع آب است که از مرز ورودی مدل وارد فضای محاسباتی می‌شود. فرآیند انتشار ذرات به صورت سطحی (surface) و ذرات آب از نوع راکد (inert) است.

نتایج شبیه سازی پاشش با استفاده از مدل فاز گسسته

پس از پایان شبیه سازی، کانتورهای دوبعدی و سه‌بعدی مربوط به سرعت و غلظت جرمی (mass concentration) ذرات آب را در ثانیه پایانی فرآیند شبیه سازی به دست آوردیم. همچنین، دنباله مسیر ذرات (particle tracking) مربوط به پاشش ذرات را در فضای سه‌بعدی براساس سرعت پاشش ذرات و قطر ذرات درحال پاشش به دست می‌آوریم.

تصویر نتایج نشان می‌دهد که انتشار ذرات آب در قالب پاشش به درستی انجام شده است. این ذرات آب به صورت گسسته از ورودی بالای مکعب به فضای داخلی آن پخش می‌شود.