مقدمه ای بر نرم افزار فلوئنت

مقدمه ای بر نرم افزار فلوئنت

نرم افزار فلوئنت  (  Fluent ) برای انجام محاسبات پیچیده در دینامیک سیالات محاسباتی طراحی شده است و به طور گسترده ای مورد استفاده مهندسین مکانیک ، شیمی  و ... قرار می گیرد. 

این نرم افزار شبکه های ایجاد شده در نرم افزار هایی همچون گمبیت و ... را دریافت کرده و امکان بهبود شبکه های هرمی ، چهار وجهی ، شش وجهی و ... را فراهم می سازد.

 

قابلیت ها

نرم‌افزار فلوئنت ( fluent ) قابلیت شبیه‌سازی و مدل کردن حالات ذیل را دارا می باشد:

  • جریان در هندسه‌ های پیچیده‌ی دوبعدی و سه‌بعدی با و بهینه سازی حل
  • جریان سیالات  تراکم‌پذیر و تراکم‌ناپذیر
  • تحلیل جریان سیالات پایا (Steady) مستقل از زمان  یا گذرا (Transient) وابسته به زمان
  • جریان‌ سیالات لزج، آرام و آشفته
  • سیال‌های نیوتنی و غیرنیوتنی 
  • انتقال حرارت جابجایی شامل جابجایی آزاد یا اجباری سیال
  • ترکیب انتقال حرارت جابجایی/هدایتی
  • انتقال حرارت تشعشعی
  • جریان های چرخشی
  • مش‌های لغزان و مش‌های متحرک
  • واکنش‌های و ترکیبات شیمیایی،‌شامل احتراق و مدل‌های واکنشی
  • محاسبات لاگرانژی برای تغییر فاز از ذرات/قطرات کوچک/حباب‌ها یا شامل ترکیبی از همه‌ با فاز یکنواخت
  • افزودن ترم‌های اختیاری حجمی از گرما،جرم،‌مومنتوم،اغتشاش و ترکیبات شیمیایی
  • جریان در محیط متخلخل
  • مبدل‌های حرارتی، فن ها، رادیاتورها و بازده آن‌ها
  • جریان‌های دوفازی و چندفازی
  • جریان‌های سطح آزاد با شکل‌های سطح پیچیده

 

بازه‌ی کاربرد نرم‌افزار فلوئنت

توانایی‌های گفته شده در بالا اجازه می‌دهد که فلوئنت ( fluent ) در بازه‌ی بسیار بزرگی از صنایع شامل موارد ذیل به کار گرفته شود:

انجام پروژه در صنایع هوافضا
انجام پروژه در توربوماشین‌ها
انجام پروژه در کاربرد در تجهیزات پروسس و پتروشیمی
انجام پروژه در  تولید انرژی و توان
انجام پروژه در  صنایع نفت و گاز
انجام پروژه در  کاربردهای محیطی (تغییرات وضع آب و هوا)
انجام پروژه در  صنایع خودرو
انجام پروژه در  مبدل‌های حرارتی
انجام پروژه در  الکترونیک (نیمه‌هادی‌ها و همچنین خنک‌سازی قطعات الکترونیک)
انجام پروژه در  تهویه مطبوع و تبرید (چگالش)
انجام پروژه در  فرآیند مواد
 انجام پروژه در  تحقیقات آتش و طراحی معماری

قابليت هاي اين نرم افزار عبارتند از:

تحليل جريان هاي دوبعدي (به صورت متقارن يا غيرمتقارن) و جريان هاي سه بعدي.

توانايي به کارگيري انواع شبکه ها با سلول هاي چهارضلعي، مثلثي، ش وجهي، منشوري شکل، هرمي و يا ترکيب آنها.

تحليل جريان هاي دائم و غير دائم.

تحليل جريان هاي غير قابل تراکم و جريان هاي قابل تراکم در تمام حالت هاي مادون صوت، صوت نزديک، صوت و مافوق صوت.

تحليل جريان هاي غيرلزج، آرام و مغشوش.

حل جریان  سيالات نيوتني و يا غير نيوتني.

تحليل انتقال حرارت شامل: انتقال حرارت جا به جايي، اجباري، طبيعي (آزاد) و مخلوط (ترکيب جابه جايي اجباري و طبيعي)، انتقال حرارت ما بين جامد و سيال به صورت توأم و در نهايت انتقال حرارت تشعشعي (تابشي).

تحليل واکنش ها و ترکيبات شيميايي همانند احتراق با فلوئنت

تحليل جريان هاي چندفازي و سطح آزاد در حالت هاي گاز مايع، گاز جامد و مايع جامد با فلوئنت

تحليل و محاسبۀ فازهاي مجزا (قطرات، حباب ها، ذرات) به همراه يک محيط پيوستار مثل مدل کردن اسپري ها و انژکتورها.

مدل کردن جريان در حفره ها با فلوئنت

مدل کردن تغيير فاز براي فرايندهاي ذوب يا انجماد با فلوئنت

حل عددي معادلات جريان سيال يكي از مهمترين مسائل مطرح در مهندسي مي‌باشد. مهندسين مكانيك در طراحي مبدل‌هاي حرارتي، خطوط لوله نفت و گاز، پالايشگاه‌ها و... به مقدار زياد وابسته به آزمايشات تجربي مي‌باشند. مهندسين عمران نيز به نوبه خود براي ساخت سازه‌هاي هيدروليكي به تست مدل‌هاي خود در آزمايشگاه‌هاي هيدروليك وابسته‌اند. مهندسين شيمي براي طراحي راكتورهاي شيميايي به فهم جريان سيال و انجام آزمايشات در محيطهاي سيالاتي همراه با واكنش شيميايي نيازمند مي‌باشند. آنچه که برشمرده شد نشان‌دهنده اين مطلب است كه اساساً طراحي و ساخت تمامي وسائلي كه با جريان سيال مرتبط است نيازمند آزمايش‌هاي سيالاتي مرتبط با آن وسيله است. آزمايشات براي چندين دهه به صورت گسترده براي طراحي و ساخت ادوات مختلف درگير با جريان سيال به كار رفته است. همانطور كه همه مهندسين مي‌دانند تست مدل‌ها در آزمايشگاه‌ها بسيار گران تمام مي‌شود و اين مسئله هزينه طراحي محصول را افزايش داده و سبب بالا رفتن قيمت نهايي محصول مي‌شود. معادلات ناوير- استوكس كه در واقع همان معادلات جريان سيال مي‌باشند مستقلاً به وسيله ناوير در سال 1827 ميلادي و استوكس در سال 1845 ميلادي بدست آمد. اين معادلات مي‌تواند حركت جريان سيال را بسيار عالي پيش‌بيني كند. متأسفانه معادلات مذكور در حالت كلي بسيار پيچيده بود و با گذشت 150 سال پس از معرفي آنها هنوز هيچ حل تحليلي براي آنها ارائه نشده است. البته محققين در طول قرن گذشته براي حل تحليلي معادلات مذكور تلاش فراواني كرده‌اند و به نتايج ارزشمندي دست يافته‌اند ولي حل‌هاي مذكور همگي با اعمال تقريب‌هاي فراوان در معادلات ناوير- استوكس و براي شرايط بسيار ويژه صورت گرفته است.

از پنج دهه پيش با شروع عصر اكتشافات فضايي و معرفي كامپيوترها، مهندسين به استفاده از كامپيوتر براي حل معادلات ناوير- استوكس اقدام كردند و سعي در حل مسائل خود با استفاده از كامپيوتر نمودند. مهندسين با دانش محاسبات عددي كه قبل از اين توسط رياضي‌دانان توسعه يافته بود و ابزار قدرتمندي چون كامپيوتر اقدام به حل مسائل پيچيده جريان سيال نمودند. اين دانش نوين ديناميك سيالات عددي[1] نام گرفت و جاي خود را بين روش‌هاي تحليلي و روش‌هاي آزمايشگاهي در ميان مهندسين به سرعت باز كرد. در دو دهه گذشته پس از انقلاب در صنعت كامپيوتر و گسترش چشمگير توان اين دستگاه‌ها ديناميك سيالات عددي كه كاملاً نيازمند توان كامپيوتر‌هاست نيز با رشد چشمگيري مواجه گشت، بدين معني كه از يك طرف روش‌هاي عددي متعددي در اين دو دهه معرفي شدند و از طرف ديگر استفاده از اين روش در صنعت و حل مسائل عملي آن به وسيله ديناميك سيالات محاسباتي متداول گرديد به طوري كه شركت‌هاي متعددي اقدام به تهيه نرم‌افزارهاي تجاري ديناميك سيالات محاسباتي براي صنايع مختلف كردند.

امروزه روش‎هاي CFD در كنار آزمايشگاه‎هاي ساخت، يك ابزار پرقدرت در فرآيند طراحي محسوب مي‎شوند و از آنجا كه هزينه روش‎هاي عددي در مقابله با آزمايشات تجربي بسيار پايين است در بسياري از موارد روش‎هاي عددي جايگزين روش‎هاي تجربي نيز شده‎اند. امروزه ديناميك سيالات محاسباتي چنان توسعه يافته كه قادر به حل جريان‌هاي مادون‌صوت[2]، گذر صوتي[3]، مافوق‌صوت[4]، ماوراي صوت[5]، جريان‌هاي واكنشي[6]، جريان‌هاي چندفازي[7] و ... مي‌باشد و هر روزه نيز روش‌هاي نوين متعددي براي حل مسائل مختلف از سوي محققين اين زمينه معرفي مي‌شود. امروزه با توجه به گسترش روزافزون توان محاسباتي كامپيوترها حل معادلات جريان براي هندسه‌هاي پيچيده كه شامل موارد واقعي و صنعتي مي‌باشد عملي گرديده است.

 

[1] CFD (Computational Fluid Dynamics)

[2] Subsonic

[3] Transonic

[4] Supersonic

[5] Hypersonic

[6] Reactive Flow                                           

[7] Multiphase Flow


 جهت مشاهده سرفصل مطالب فلوئنت کلیک کنید.

انجام پروژه با نرم افزار فلوئنت

  لینک مطالب مرتبط با فلوئنت
مقدمه ای بر نرم افزار فلوئنت
شبیه سازی جریان در زانویی
نحوه رسم کانتور در فلوئنت
شبیه سازی جوشش با استفاده از فلوئنت
مدلسازی جریان در لایه مرزی با فلوئنت
شبیه سازی جریان و انتقال حرارت پریودیک در فلوئنت
آموزش مدل سازی انبساط ناگهانی سیال  
نحوه استخراج نتایج در CFD post

شبیه سازی جریان آشفته در فلوئنت
آنالیز عددی و تجربی انتقال حرارت جابجایی در مبدل های حرارتی مارپیچ

دیدگاه خود را بنویسید

دیدگاه پس از تائید مدیریت منتشر می شود.