توضیحات
آموزش ویدیویی پروژه شبیه سازی جریان سیال غیرنیوتنی در مجرای حلقوی بین دو لوله غیرهم محور و تأثیر دوران لوله داخلی در نرم افزار انسیس سی اف ایکس(ANSYS CFX)+فایل های پروژه
شرح پروژه:
در این محصول آموزشی، علاوه بر آموزش ویدیوی پروژه شبیه سازی جریان سیال غیرنیوتنی در مجرای حلقوی بین دو لوله غیرهم محور و تأثیر دوران لوله داخلی در نرم افزار انسیس سی اف ایکس(ANSYS CFX)، فایل های پروژه(هندسه، و فایل های شبیه سازی در نرم افزار انسیس سی اف ایکس و گزارش فارسی) و تصاویر مرحله به مرحله از اجرای پروژه را نیز دریافت خواهید کرد. این پروژه در نرم افزار انسیس سی اف ایکس نسخه ANSYS 2022r1 انجام شده است.
مدت فیلم آموزشی 17 دقیقه
**توجه**
**تمامی فیلم های آموزشی با کیفیت بالا و بدون رکورد صدا توسط پژوهشگران مجموعه انسیس سی اف دی ضبط و تهیه شده اند**
دینامیک سیالات محاسباتی(CFD):
دینامیک سیالات محاسباتی:
دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) یک ابزار مبتنی بر محاسبات کامپیوتری جهت شبیه سازی رفتار سیستم هایی شامل جریان سیال، انتقال حررات و سایر فرایند های فیزیکی وابسته است. این ابزار با حل معادلات جریان سیال(در یک فرم خاص) بر روی یک ناحیه مورد نظر، با اعمال شرایط مرزی مشخص، جریان سیال را پیش بینی می کند.
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.
دینامیک سیالات محاسباتی(CFD) علمی است که به مطالعه عددی پدیده های موجود در زمینه سیالات می پردازد. استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی دارای مزایای بسیاری نسبت به روش های تجربی دارد که از جمله می توان به موارد زیر اشاره نمود:
1-کاهش در زمان و هزینه در طراحی ها،
2-افزایش توان مطالعه سیستم های پیچیده که انجام آزمایشات کنترل شده روی آنها دشوار و یا غیرممکن است نظیر تاسیسات بزرگ.
3-توان مطالعه سیستم ها تحت شرایط تصادفی و بالاتر از حدود معمول آنها،
4-افزایش سطح جزئیات در ارائه نتایج.
تاریخچه CFD :
سرگذشت پیدایش و گسترش دینامیک محاسباتی سیالات را نمی توان جدای از تاریخ اختراع، رواج و تکامل کامپیوترهای ارقامی نقل نمود. تاحدود انتهای جنگ جهانی دوم، بیشتر شیوه های مربوط به حل مسائل دینامیک سیالات از طبیعتی تحلیلی یا تجربی برخوردار بودند. همچون تمامی نوآوری های برجسته علمی، در این مورد هم اشاره به زمان دقیق آغاز دینامیک محاسباتی سیالات نامیسر است. در اغلب موارد، نخستین کار با اهمیت در این رشته را به ریچاردسون نسبت می دهند که در سال ۱۹۱۰ محاسبات مربوط به نحوه پخش تنش، در یک سد ساخته شده از مصالح ساختمانی را به انجام رسانید. در این کار ریچاردسون از روشی تازه موسوم به رهاسازی برای حل معادله لاپلاس استفاده نمود. او در این شیوه حل عددی، داده های فراهم آمده از مرحله پیشین تکرار را برای تازه سازی تمامی مقادیر مجهول در گام جدید به کار گرفت. از سال های ۱۹۶۰ به بعد صنعت هوافضا روش های دینامیک سیالات محاسباتی را در طراحی، تحقیق، توسعه و ساخت موتورهای هواپیما و جت به کار گرفته است.
روش های عددی مورد استفاده در CFD:
روش های عددی مورد استفاده در دینامیک سیالات محاسباتی عبارت است از:
۱- روش المان محدود؛
۲- روش حجم محدود؛
٣- روش تفاضل محدود؛
4-روش های طیفی.
در بین این روش ها، روش حجم محدود دارای کاربرد بیشتری می باشد و بیشتر نرم افزارهای تجاری، مانند نرم افزار انسیس فلوئنت در زمینه دینامیک سیالات محاسباتی نیز بر مبنای این روش بسط و توسعه یافته اند.
ریاضیات CFD:
معادلات مکانیک سیالات که بیش از یک قرن پیش شناخته شدند، تنها برای حل تعداد محدودی از مسائل جریان به شیوه تحلیلی قابل استفاده هستند. این راه حل های شناخته شده برای درک جریان سیال فوق العاده مفید هستند اما به ندرت می توان از آن به طور مستقیم در تجزیه و تحلیل و یا طراحی های مهندسی استفاده کرد. از این رو در تحلیل های مهندسی رویکردهای دیگری مورد استفاده قرار می گیرد.
مجموعه ای از معادلات که فرآیندهای انتقال جرم و اندازه حرکت را توصیف می کنند، به عنوان معادلات ناویر-استوکس شناخته می شوند. این معادلات دیفرانسیل جزیی، در اوایل قرن نوزدهم استخراج شدند و هیچگونه حل تحلیلی بسته شناخته شده ای ندارند اما می توان آن ها را گسسته سازی و به صورت عددی حل کرد. چگونگی گسسته سازی معادلات به وسیله شبکه عددی تعیین می شود که اساساً نمایش گسستهای از حوزه هندسی است که مساله می بایست بر روی آن حل شود. درواقع شبکه، حوزه حل را به تعداد محدودی زیردامنه(المان ها و حجم های کنترل) تقسیم می کند. روش های حل متفاوتی در کد های CFD مورد استفاده قرار می گیرند.
مراحل برنامه CFD:
۱) مدلسازی هندسه مسئله
۲) تولید شبکه مناسب برای حل
۳) انتخاب معادلات مناسب جهت حل
۴) تعریف شرایط مرزی
۵) گسسته سازی معادلات حل
۶) اجرای برنامه کامپیوتری
7) نتایج آماری و نموداری.
نرم افزار انسیس سی اف ایکس( ANSYS CFX):
نرم افزار ANSYS CFX یکی از نرم افزارهای سرآمد در زمینه تحلیل CFD می باشد و باتوجه به محیط کاربرپسند و ارتباط راحت آن با نرم افزارهای مدلسازی، طرفداران زیادی در محافل دانشگاهی و صنعتی پیداکرده است. با این وجود، نرم افزارهای ارائه شده در این زمینه باتوجه به گستردگی علم سیالات از محدودیت های زیادی برخوردار می باشند. برای انجام مدلسازی و مش زدن Ansys CFX می توان از نرم افزار Ansys Workbench استفاده کرد. لینک های قوی Ansys Workbench و قدرت مش زدن این نرم افزار منحصر به فرد بوده و دیگر نرم افزارهای CFD دارای چنین قابلیت هایی نمی باشند.
نمونه نتایج شبیه سازی:
