توضیحات

پروژه شبیه سازی انتقال حرارت جابجایی طبیعی جریان سیال بین دو استوانه غیر هم مرکز در نرم افزار انسیس فلوئنت(Ansys Fluent)

Simulation of Natural Convection Heat Transfer Between Two Eccentric Cylinders in ANSYS FLUENT

جریان بین دو استوانه غیر هم مرکز:

دو استوانه غیر هم مرکز در حالت های مختلف می توانند نسبت به هم قرار گیرند ولی از مهمترین حالات قرارگیری این دو نسبت به هم، حالات عدم هم مرکزیت عمودی و عدم هم مرکزیت افقی می باشد.فاصله بین مراکز استوانه های غیرهم مرکز با پارامتری به نام عدم هم مرکزیت تعریف می شود که معمولا آن را با e نشان می دهند.

کاربردهای جریان بین استوانه های غیر هم مرکز:

باتوجه به اینکه در وسایلی که از لوله های هم مرکز استفاده می کنند امکان بهم خوردن هم مرکزیت لوله وجود دارد. همین امر توجه محققان را به اثر غیرهم مرکزبودن دو لوله تو در تو جلب کرده است. از دیگر کاربردهای مهم استوانه های غیر هم مرکز، حفاری در چاه های نفت است. درواقع لوله داخلی با حمل گل حفاری به اعماق زمین، باعث کاهش دمای سرمته حفاری و تاثیرات دیگر می گردد، سپس این گل از فضای گشادتر بین لوله داخلی و خارجی(که غیر هم مرکز هستند)، به سطح زمین بازگردانده می شود. از دیگر کاربردهای لوله های غیر هم مرکز در مبدل های حرارتی لوله ای است. خنک سازی میله های سوخت راکتورهای هسته ای، خنک سازی موتورها و ژنراتورهای حفاظ دار و همچنین یاتاقان های بزرگ صنعتی نیز از دیگر کاربردهای مهم استوانه های غیر هم مرکز هستند

دینامیک سیالات محاسباتی (CFD):

دینامیک سیالات محاسباتی(CFD) یکی از بزرگترین زمینه هایی است که مکانیک قدیم را به علوم رایانه و توانمندی های نوین محاسباتی آن در نیمه دوم قرن بیستم و در سدة جدید میلادی وصل می کند. دینامیک سیالات محاسباتی علم پیش بینی جریان سیال، انتقال حرارت، انتقال جرم، واکنش های شیمیایی و پدیده های وابسته به آن به وسیلة حل معادلات ریاضی که قوانین فیزیکی را بیان می کنند، با استفاده از یک فرآیند عددی است. این معادلات شامل پایستاری جرم، مومنتوم، انرژی، ذرات و غیره است. در این روش با تبدیل معادلات دیفرانسیل پاره ای حاکم بر سیالات به معادلات جبری، امکان حل عددی این معادلات فراهم می شود. با تقسیم ناحیه موردنظر برای تحلیل به المان های کوچکتر و اعمال شرایط مرزی برای گره های مرزی با اعمال تقریب هایی، یک دستگاه معادلات خطی به دست می آید که با حل این دستگاه معادلات جبری، میدان سرعت، فشار و دما در ناحیه موردنظر بدست می آید. با استفاده از نتایج بدست آمده از حل معادلات می توان و برآیند نیروهای وارد بر سطوح، و ضریب انتقال حرارت و غیره را محاسبه نمود. اکنون روش دینامیک سیالات محاسباتی جای خود را در کنار روش های آزمایشگاهی و تحلیلی برای تحلیل مسائل سیالات باز کرده است و استفاده از این روش ها برای انجام تحلیل های مهندسی امری عادی شده است. درواقع تحلیل های دینامیک سیالات محاسباتی مکمل آزمایش ها و تجربیات بوده و مجموع تلاش ها و هزینه های موردنیاز در آزمایشگاه را کاهش می دهد. دینامیک سیالات محاسباتی به صورت گسترده در زمینه های مختلف صنعتی مرتبط با سیالات، انتقال حرارت و انتقال مواد به کمک سیال بکار گرفته می شود. از جمله این موارد می توان به صنعت کشتی سازی، صنعت خودروسازی، صنایع هوافضا و بسیاری موارد گسترده صنعتی دیگر اشاره کرد که دانش دینامیک سیالات محاسباتی به عنوان گره گشای مسائل صنعتی مرتبط تبدیل شده است. علی رغم اینکه قدمت دینامیک سیالات محاسباتی در دنیا چندان زیاد نیست، این شاخه از علم در ایران و در سال های اخیر، رشد بسیار خوبی داشته است.

نرم افزار انسیس فلوئنت(ANSYS Fluent):

نرم افزار Ansys Fluent، یکی از قوی ترین نرم افزارهای محاسباتی برای شبیه سازی جریان سیال و انتقال حرارت در هندسه های پیچیده می باشد. برخی از قابلیت های این نرم افزار به صورت زیر می باشد: مدل سازی سیال های نیوتنی و غیر نیوتنی، جابجایی آزاد و اجباری، انتقال حرارت هدایتی و تشعشعی و جابجایی، چارچوب های چرخان و ساکن، مدل سازی جریان ها در هندسه های پیچیده دو بعدی و سه بعدی، مدلسازی جریان های پایا و گذرا، غير لزج، آرام و مغشوش، دو فازی و چند فازی، سطح آزاد با شکل های سطح پیچیده و مدل سازی جریان در محیط های متخلخل، مدل سازی مشعل های خانگی و صنعتی. از این نرم افزار در صنایع مختلف پتروشیمی، هوافضا، توربو ماشین های خودروسازی، الکترونیک (نیمه هادی ها و خنک سازی قطعات الکترونیک)، مبدل های حرارتی، تهویه مطبوع، مشعل سازی استفاده می شود. این نرم افزار قابلیت مدل سازی جریان های دو و سه بعدی را داراست. این نرم افزار بر پایه روش حجم محدود که یک روش بسیار قوی و مناسب در روش های دینامیک سیالات محاسباتی می باشد، بنا شده است. قابلیت های فراوانی نظیر مدل سازی جریانهای دائم و غير دائم، جریان لزج و غير لزج، احتراق، جریان مغشوش، حرکت ذرات جامد و قطرات مایع در یک فاز پیوسته و ده ها قابلیت دیگر Fluent را تبدیل به یک نرم افزار بسیار قوی و مشهور نموده است.