شبیه سازی جریان و ردیابی ذرات در سیستم تنفسی انسان- بخش۱۴

تنظیمات ردیابی ذرات:

در اینجا هدف ردیابی ذرات استاندارد معلق در محیط،  با قطر ۱۰ نانومتر و ۱۰۰ نانومتر و همچنین غبار با قطر ۵ و ۱۰ میکرومتر است.

در مورد دو ذره اول حرکت براونی بسیار مهم و گرانش کم تر مهم است.

در مورد دو ذره دوم نیز گرانش عامل اصلی است و حرکت براونی به صورت تقریبی فاقد اهمیت است.

در این بخش، جهت رعایت اختصار، تنها روش‌های شبیه‌سازی ذرات درشت‌تر از یک میکرومتر ارائه می‌گردد و روش‌های شبیه‌سازی ذرات کوچک‌تر از میکرون به صورت الکترونیکی و بر روی پایگاه اینترنتی شرکت ارائه خواهد گردید.

مدل DPM از مسیر زیر تعریف می شود.

Models ——> Discrete phase ——> Edit

Interaction With Continuous phase: Not selected

در جریان سیال و عدم حضور پدیده‌های وابسته به جرم ذرات، مانند احتراق و همچنین در شرایطی که نسبت دبی جرمی ذرات به سیال بسیار کوچک باشد (به طور مثال کمتر از ۵ درصد) نیازی به فعال سازی این گزینه نیست.

ذکر این نکته ضروری است که در کلیه شبیه‌سازی‌ها، فعال‌سازی این گزینه بلامانع است و حتی قدری به دقت شبیه‌سازی می‌افزاید.

لیکن  در مقابل همگرایی قدری مختل شده و بسته به دبی جرمی ذرات، قدری به حجم محاسبات افزوده خواهد شد.

Max: Number of Steps: 50000

Particle Treatment

Track with Fluid Flow Time Step: Default

Inject particles at: Fluid Flow time Step

توضیح: برای ذرات بسیار ریز، اهمیت دارد که گام زمانی ردیابی ذرات کوچکتر و یا مساوی زمان آسایش (Relaxation Time) باشد.

این مساله در مباحث تکمیلی کتاب ارائه خواهد شد.

Physical Models: Default

توضیح: نیروی بالابرنده (Lifting Force) برای جریان های دارای گرادیان بالا مانند جریان های آشفته و همچنین ذرات سبک دارای اهمیت است.

در نرم‌افزار فلوئنت از نیروی بالابرنده سافمن با فرمولاسیون دکتر احمدی استفاده می‌شود که برای ذرات جامد مناسب‌ است و استفاده از آن برای ذرات مایع با جریان‌های داخل قطره‌ای، توصیه نمی‌شود.

تعریف تزریق ذرات

بدین منظور ابتدا کلید Injection فشرده و در پنجره جدید باز شده، Create را می فشاریم.

ابتدا برای تولید ذرات درشت ۵ میکرومتری، سیستم تزریق فعال می شود.

می توان ذرات را به صورت پیوست بر روی کل بازه دم تزریق نمود، لیکن حجم محاسبات ردیابی، بی دلیل افزایش خواهد یافت.

جهت کاهش حجم محاسبات ذرات در ۱۱ مقطع رهایی دم، بین صفر تا دو ثانیه و به فواصل ۰/۲ ثانیه تزریق می‌شوند.

Injection Type: Surface

Release From Surface: inlet

Particle Type: Inert

Material: Water-liquid

X, Y, Z velocities: 0 m/s

توضیح: با توجه به ابعاد و جرم کوچک، ذرات به سرعت با جریان هم سرعت شده و حساسیتی برای تنظیم سرعت اولیه تزیق نیست.

Diameter: 5 micron

Start time=Stop Time=0.s

توضیح: با توجه به خاموش بودن Interaction بین فازی و فاقد جرم در نظر گرفتن ذرات، دبی جرمی تزیق‌شده، تاثیری بر روی شبیه سازی نداشته و مقدار صفر آن در نظر گرفته می‌شود.

پس از اعمال تنظیمات، با فشردن کلیه ok از این پنجره خارج می شویم.

مشاهده می شود injection –۰ به لیست Injections اضافه می گردد.

حال در لیست، بر روی injection-0 کلیک کرده و پس از انتخاب آن، بر روی copy کلیک می‌کنیم تا منوی مربوط به تزیق تکثیر شده از آن، injection-1 ، باز شود.

در این جا تنها تغییر Start time و Stop time به ۰/۲ ثانیه نیاز است.

سپس همین کار را برای زمان‌های ۰/۴ ، ۰/۶، ۰/۸، ۱ ، ۱/۲ ، ۱/۴، ۱/۶، ۱/۸ و ۲ تکرار می‌کنیم تا در نهایت ۱۱ تزریق با خواص مشابه ولی با زمان فعال شدن مختلف تولید شود.

شکل ۴۳- روشن‌کردن مدل چندفازی لاگرانژی- DPM

نویسنده: آقای مهندس احسان سعادتی

برای مشاهده رزومه مدرس کلیک کنید