بسته آموزشی مدل VOF جریان چند فازی، 10 مثال کاربردی برای کاربران متوسط (بخش اول)

توضیحات

بسته آموزشی مدل VOF جریان چندفازی، 10 مثال کاربردی برای کاربران متوسط (بخش اول)

این بسته آموزشی شامل 10 مثال کاربردی برای کاربران متوسط می باشد که مدل چندفازی VOF را در نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) آموزش داده است.

آنچه در این بسته آموزشی خواهید آموخت

حرکت حباب ها در زیر آب با و بدون در نظر گرفتن تنش برشی

در پروژه شماره 1، شبیه‌سازی عددی حرکت حباب‌ها در زیر آب روی صفحه‌ای با تنش برشی و بدون تنش انجام شده است. مدل VOF برای شبیه سازی و حل معادلات میدان جریان دو فازی استفاده شده است. هدف این پروژه بررسی اثر کشش سطحی در شبیه سازی هایی است که سطح آزاد در فاز بررسی می شود.

اثر کشش سطحی روی حباب های هوا زیر ستون آب

در پروژه شماره 2 شبیه سازی عددی حباب های هوا در زیر ستون آب با دو کشش سطحی مختلف انجام شده است. مدل VOF برای شبیه سازی و حل معادلات میدان جریان دو فازی استفاده شده است. دو حالت در این پروژه شبیه سازی و مقایسه شده است.

تخلیه مخزن

پروژه شماره 3 تخلیه آب یک مخزن مستطیلی را تحت تأثیر گرانش شبیه سازی می کند. مدل VOF برای شبیه سازی و حل معادلات میدان جریان دو فازی استفاده شده است. حوزه محاسباتی شامل سه مخزن است که توسط لوله ها به هم متصل می شوند.

پر کردن مخزن، سه فازی

پروژه شماره 4 پر شدن مخزن را شبیه سازی می کند. هدف بسیاری از عملیات در صنایع شیمیایی جداسازی اجزای یک محلول یا مخلوط از یکدیگر یا به دست آوردن یک ماده خالص از ترکیب دو یا چند جزء است. در این شبیه سازی پر کردن مخزن با استفاده از روش VOF (حجم سیال)، برهمکنش سه فاز شامل آب، الکل و هوا بررسی شد. برای این منظور، با اعمال تنش های سطحی بین دو فاز، اثر نیروهای برشی بر مرز بین فازها اعمال شد.

تخلیه آب یک مخزن دوار

در پروژه شماره 5 از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) برای شبیه سازی تخلیه آب مخزن دوار استفاده شده است. مدل حجم سیال (VOF) برای شبیه سازی و حل معادلات میدان جریان دو فازی استفاده شده است. فاز اولیه هوا و فاز ثانویه آب است. تانک با سرعت 80 دور در دقیقه حول محور Y می چرخد. دو روزنه مدور در کف مخزن وجود دارد که آب از آنها خارج می شود.

شارژ مخزن (دوفازی)

پروژه شماره 6 پر شدن مخزن را شبیه سازی می کند. در این پروژه شارژ/پرشدن مخزن (2 فاز) بین دو مخزن با هوا و آب سیال و ارتفاع یکسان مخازن را شبیه سازی کرده ایم. هدف بسیاری از عملیات در صنایع شیمیایی جداسازی اجزای یک محلول یا مخلوط از یکدیگر یا به دست آوردن یک ماده خالص از ترکیب دو یا چند جزء است. در این شبیه سازی پر کردن مخزن با استفاده از روش VOF (حجم سیال)، تعامل دو فاز شامل آب و هوا بررسی شد.

جریان ونتوری در یک لوله برای مکش هوا (مدل VOF)

اثر ونتوری باعث کاهش فشار در سیال در هنگام عبور سیال از قسمت باریک لوله می شود. در پروژه شماره 7، شبیه سازی دو فازی CFD جریان هوا در داخل ونتوری با استفاده از مدل VOF و مدل سازی دقیق حباب های هوا به عنوان فاز جداگانه در آب انجام شده است. پس از عبور این جریان از گلوگاه، سرعت جریان افزایش می یابد و فشار آن کاهش می یابد. این افت فشار باعث مکش هوا از سوراخ واقع در گلوگاه ونتوری می شود. با اضافه شدن هوا به جریان، مقدار کسر حجمی هوا افزایش می یابد.

سیفون

آب همیشه از ناحیه ای تحت فشار بیشتر به ناحیه ای با فشار کمتر جریان دارد. اثر سیفون زمانی اتفاق می افتد که سیال به دلیل اختلاف فشار به بالاترین قسمت لوله خم می شود و سپس در اثر گرانش از آنجا پایین می آید. در پروژه شماره 8، نرم افزار Ansys Fluent از شبیه سازی عددی یک سیفون استفاده کرد. مدل VOF برای شبیه سازی و حل معادلات میدان جریان دو فازی استفاده شده است. فلاش تانک تخلیه می شود و اثر سیفونی باعث تخلیه آب می شود.

مانومتر

در پروژه شماره 9 ما مونومتر را شبیه سازی کردیم و نشان داده شد که چگونه در ستون سیال مانومتریک لوله U تغییر وجود دارد. از مدل چند فازی VOF استفاده شده است. برای ایجاد اختلاف فشار از یک نازل همگرا و واگرا استفاده شده است. یک سر مانومتر در گلو و سر دیگر در قسمت همگرا متصل است. یک افزایش در ستون مایع در مانومتر لوله U در ناحیه کم فشار وجود دارد.

جذب آمونیاک در آب در برج جذب

پروژه شماره 10 جذب آمونیاک در هوای داخل یک برج جذب را شبیه سازی می کند. فرآیند جذب یکی از روش های جداسازی اجزای مخلوط گازی است که در یک حلال (فاز مایع) قرار می گیرد. یکی از کاربردهای برج های جذب در پالایشگاه ها، جداسازی آمونیاک از گاز است. در این شبیه سازی، از مدل جریان چند فازی VOF استفاده شده است. به طوری که جریان هوا دارای یک درصد آمونیاک است و آب مایع به عنوان حلال در نظر گرفته می شود.