فایل های پروژه های کتاب جامع آموزش CFX، FLUENT و ICEM-CFD

تولیدهندسه، شبکه و شبیه‌سازی جریان، حول استوانه در CFX

توصیف مساله : جریان اطراف استوانه در موارد بسیاری در صنایع کابرد دارد. جریان اطراف دودکش‌ها و جریان و انتقال حرارت حول لوله‌های مبدل‌های حرارتی نمونه‌هایی از این کاربردها هستند. علاوه بر آن، در این خصوص، نتایج تجربی بسیاری وجود دارد که با استفاده از آن‌ها، می‌توان، صحت و دقت نتایج شبیه‌سازی را بررسی نمود. جریان حول استوانه در حالت کلی به دو روش می‌تواند شبیه‌سازی شود. در حالتی‌که جریان کاملا عمود بر استوانه باشد و هدف شبیه‌سازی جریان در فواصل دور از ابتدا و انتهای استوانه باشد، جریان به صورت دوبعدی شبیه‌سازی می‌شود. در این‌ حالت هر چند هندسه اصلی سه‌بعدی است، لیکن به دلیل برقراری شرط بی‌نهایت، می‌توان از مدل‌سازی دوبعدی استفاده کرد. این فرض در مورد استوانه‌های دارای نسبت طول به قطر بالا صحیح است. توجه به این نکته ضروری است که حتی در این حالت نیز گردابه‌های جریان آشفته، ماهیتی سه‌بعدی دارند لیکن در مدل‌های نوع RANS مانند k-ε و k-ω، تا حد زیادی، الگوهای سه‌بعدی گردابه‌ها، مگر در مورد گردابه‌های بسیار بزرگ، نادیده گرفته می‌شود. بنابراین شبیه‌سازی سه‌بعدی و دوبعدی در مورد یک استوانه بی‌نهایت از نظر گردابه‌های جریان تفاوت چندانی ندارند.

نمایی از جریان وابسته به زمان حول استوانه سه‌بعدی بی نهایت

دانلود فایل:

cylinder-cfd-cfx-icem-cfd-saadati-www.ptecgroup.ir

شرایط مرزی در نرم‌‌افزار فلوئنت

در این فصل بر آنیم تا به اختصار به معرفی انواع مرزهای مورد استفاده در نرم‌‌افزار FLUENT بپردازیم. هدف نهایی، ارائه راهبردهایی است که کاربران بتوانند پس از انتخاب مرز مناسب، تنظیمات صحیحی بر روی آن انجام داده و در شبیه‌‌سازی نهایی استفاده نمایند.

منوی انتخاب محیطهای پیوسته

شبیه‌سازی جریان داخلی با استفاده از نرم‌افزارهای ICEM-CFD و CFX

در این فصل، روش‌‌های تولید هندسه، شبکه و تحلیل جریان در یک مجرای داخلی همراه با مانع آموخته می‌شود. تولید شبکه در این فصل بر پایه روش‌های بدون سازمان خواهد بود، لیکن روش تولید شبکه سازمان یافته نیز بر روی وب‌سایت شرکت به صورت تصویری ارائه شده است. فیزیک مورد تحلیل، شامل جریان داخلی درون یک لوله همراه با یک منطقه واگرا است که درون آن یک مخروط جامد از جنس آجر نسوز قرار گرفته و به میزان ۱ مگاوات بر متر مکعب از درون جامد حرارت به هوا منتقل می‌شود. در ذیل تصویری از دامنه حل و ابعاد هر بخش آمده‌است. جریان از سمت چپ دامنه حل وارد شده و از سمت راست خارج می‌شود. در تولید شبکه بدون‌سازمان این پروژه، از روش‌های Octree و Dellauny به همراه شبکه منشوری لایه مرزی و توابع تراکم شبکه در منطقه دنباله‌ای پشت جامد استفاده خواهد شد. سیال مورد استفاده در شبیه‌سازی هواست که با سرعت ۱۰ متر بر ثانیه و به صورت یکنواخت وارد دامنه حل می‌شود، بنابراین جریان با رینولدز ۱۳۰۰۰ در منطقه کاملا آشفته قرار گرفته و استفاده از مدل‌های آشفتگی ضروری است.

نمایی کلی از دامنه حل و ابعاد

دانلود فایل:

ICEM-CFD-CFX-BOOK-www.ptecgroup.ir

مقدمه‌ای بر CFD و نرم‌افزارهای شبیه‌سازی

در این فصل بر آنیم، تا پیش از آموزش روش‌های شبیه‌سازی در نرم‌افزارهای CFX و FLUENT، به ارائه معرفی و مقدمه‌ای از دینامیک سیالات محاسباتی و همچنین نرم‌افزارهای مورد استفاده در کتاب بپردازیم، تا خوانندگانی که با استفاده از این کتاب، قدم به دنیای شبیه‌سازی CFD می‌گذارند، شناخت بالاتری از این مبحث و همچنین نرم‌افزارهای موجود داشته باشند. در حال حاضر نرم‌افزارهای بسیاری بر پایه CFD، ارائه می‌گردد که هر یک در بخشی از علوم مهندسی کاربرد دارد. آشنایی اولیه با این نرم‌افزارها، می‌تواند، در انتخاب نرم‌افزار مناسب برای پروژه‌های مختلف، کمک نماید. پیش از معرفی نرم‌افزارهای مورد استفاده در این کتاب، ابتدا به ارائه مقدمه‌ای بر اصول و کاربرد دینامیک سیالات محاسباتی و سایر نرم‌افزارهای رایج می‌پردازیم. سپس اصول، مزایا، معایب و موارد کاربرد نرم‌افزارهای FLUENT و CFX، به عنوان نرم‌افزارهای شبیه‌سازی و در کنار آن‌ها نرم‌افزارهای ICEM-CFD، TGrid و Gambit، به عنوان نرم‌افزارهای تولید شبکه و در نهایت نرم‌افزار CFD-POST به عنوان نرم‌افزار تحلیل نتایج و ارائه گزارش، مورد بررسی و معرفی قرار می‌گیرد.

شبیه سازی جریان حول یک خودروی سواری در نرم‌افزارهای TGrid و CFX

هدف از این بخش، آموزش تولید شبکه و شبیه‌سازی جریان هوا در اطراف یک سدان است. سدان اصطلاحاً به خودروهایی گفته می‌شود که دارای سه بخش مجزای موتور در جلو، اتاق در میان و صندوق در عقب باشند و به طور کلی گستره وسیعی از خودروهای تولیدی کارخانجات مختلف دنیا، در این گروه قرار می‌گیرند.

نمایی از یک خودروی سدان ساخت کارخانه رولز-رویس

دانلود فایل:

Sedan-ICEM-CFD-CFX-www.ptecgroup.ir

تنظیمات حل‌گر در نرم‌افزار فلوئنت

یکی از مسائل مهم در هر شبیه‌سازی، تنظیمات حل‌گر است. در نسخه‌های پیشین نرم‌افزار (نسخه ۱۲ و پیش‌ از آن)، تنظیمات پیش‌فرض حل‌گر به نحوی بود که کمترین دقت و بیشترین پایداری در روند حل حاصل می‌شد. پس از آن با پیشرفت روش‌های پایدارسازی حل و افزایش ثبات در نسخه‌های جدید، پیش‌فرض‌های نرم‌افزار به سمت افزایش دقت رفت و در حال حاضر پیش‌فرض‌های نسخه ۱۵ برای غالب شبیه‌سازی ها مناسب است. با این وجود در برخی شبیه‌سازی ها نیاز است تنظیمات بیشتری بر روی حل‌گر صورت پذیرد تا دقت و یا پایداری شبیه‌سازی افزایش یابد. در این فصل سعی شده‌است تنظیمات مقدماتی و پیشرفته حل‌گر FLUENT ،تا میزانی که برای غالب کاربران نرم‌افزار کاربرد داشته باشد، مورد بررسی و معرفی قرار گیرد.

پنجره تنظیمات عمومی در نرم‌افزار FLUENT

شبیه سازی جریان در اطراف یک کره در نرم‌افزارهایFLUENT و ICEM-CFD

هدف از این بخش شبیه‌سازی جریان هوا در اطراف یک کره با عدد رینولدز ۶e1 است. نرم‌افزار FLUENT برخلاف نرم‌افزار مشابه آن CFX ، دارای حل‌کننده اختصاصی جریان‌های دو بعدی و متقارن‌محوری است، بنابراین می‌توان با استفاده از آن، جریان اطراف کره را با استفاده از هندسه و شبکه‌ای دو بعدی شبیه‌سازی نمود. توجه به این نکته ضروری است که لازمه در نظر گرفتن فیزیک‌های سه‌بعدی مانند جریان اطراف کره، به صورت متقارن محوری ، عدم وجود ناپایداری و یا گردابه‌هایی است که الگوی جریان را از متقارن محوری به سه‌بعدی کامل تغییر می‌دهند.

جریان در اطراف یک کره متحرک در آب

دانلود فایل:

FLUENT_Gambit-Galling-Globe_3D-PTECGROUP.ir_

تحلیل جریان و ردیابی ذرات در سیستم تنفسی انسان در نرم‌افزار فلوئنت

ریه انسان به طور معمول شامل ۲۳ نسل است. نسل‌های پایین‌تر، از انشعاب مسیرهای تنفسی بالاتر به وجود می‌آیند. تنفس و تبادل‌ گازهای تنفسی به صورت عمده در انشعابات آخر آن یعنی نسل‌های ۱۶‌ام تا ۲۳‌ام انجام می‌شود . در این نسل‌ها علاوه بر مسیرهای انتقال هوا، حبابچه‌هایی در دور تا دور مسیرهای انتقال قرار گرفته‌اند که در آن‌ها به دلیل ضخامت کم جداره ریه، امکان تبادل گازهای تنفسی و همچنین جذب ذراتی مانند داروهای استنشاقی، دود سیگار و ویروس‌های تنفسی برقرار است. این حبابچه‌ها علاوه بر تبادل گازهای تنفسی به واسطه تغییر فرم شبه بادکنکی، به عنوان سیستم مکش و دمش ریه نیز عمل می‌کنند

نمایی از سیستم تنفسی انسان – مرجع: فیزیولوژی گایتون

جریان‌های مرز متحرک با استفاده از مدل شبکه پویا در نرم‌افزار فلوئنت

در این فصل روش‌های شبیه‌سازی جریان‌های دارای مرز متحرک معرفی میشود. مدل شبکه پویا در مواقعی کاربرد دارد که هندسه حل دچار تغییرات اساسی و به طور خاص تغییر فرم می‌شود. به طور مثال بادکنکی که در اثر خروج جریان هوا، با گذشت زمان کوچک‌تر می‌شود و یا جریان درون سیلندر و پیستونی که در طی زمان کارکرد موتور، دائماً کاهش و افزایش حجم می‌دهد. در اینجا توجه به این نکته ضروری است که در تمامی جریان‌هایی که شامل دیواره متحرک هستند، نیاز به استفاده از مدل شبکه پویا وجود ندارد. به طور مثال حرکت یک هواپیما در ارتفاع بالا از زمین می‌تواند بدون استفاده از هیچ‌گونه مدلی و با اعمال شرط مرزی سرعت ورودی، شبیه‌سازی شود. در اینجا هر چند هواپیما یک جسم متحرک است لیکن فاصله آن از مرزهای جامد مانند سطح زمین، در حدی است که می‌توان دامنه حل را با گذشت زمان، دارای هندسه یکسانی فرض نمود. در صورتی که دو هواپیما در همان ارتفاع به حدی به هم نزدیک شوند که جریان حول یکی بر جریان حول دیگری اثر گذار باشد، آن‌گاه می‌بایست حرکت نسبی بین دو هواپیما با استفاده از هندسه با مرزهای تغییر شکل‌دهنده و به دنبال آن مدل شبکه پویا مدل‌سازی شود.

حرکت هواپیما در فاصله دور از زمین

دانلود فایل:

Fluent-Gambit-UDF-Dynamic-Mesh-Alveolar-www.ptecgroup.ir

تحلیل جریان حول جسم متحرک با استفاده از مدل شش درجه آزادی در فلوئنت

ردیابی اجسام معلق و رها شده در فضای بی‌نهایت، یکی از موارد مورد علاقع شبیه‌سازان دینامیک سیالات است. ردیابی یک چتر باز در آسمان، تخمین مسیر رفت و برگشتی یک بومرنگ، مدل‌سازی حرکت قطرات باران و برف، تحت تاثیر گرانش و یا در وزش باد ، تعیین مسیر یک راکت رها‌ شده در ارتفاعات و در نهایت برخورد یک موشک در آسمان به یک هواپیما، از انواع این شبیه‌سازی‌ها هستند.

حرکت شش درجه آزادی یک چترباز در آسمان بی‌نهایت

دانلود فایل:

PTEC-CFD-Saadati-Falling-Globe

آشنایی با مفاهیم آشفتگی و مدل‌های مورد استفاده در نرم‌افزارهای FLUENT و CFX

در جریان لایه¬ای، که با نام جریان آرام نیز شناخته می‌شود، لایه¬های سیال با سرعت¬های متفاوت در راستای جریان حرکت می¬کنند و مولکول‌های سیال در راستای عمود بر جهت جریان تبادل اندکی دارند. اگر سرعت جریان افزایش یابد، به گونه¬ای که عدد رینولدز از عدد رینولدز بحرانی بیشتر شود، رژیم جریان تغییر می¬کند و جریان تحت تاثیر حرکات نامنظم شدیدی قرار می¬گیرد. این رژیم جریان، جریان مغشوش نام دارد، که مشخصه¬های آن، بی¬نظمی شدید، تصادفی بودن و حرکات نوسانی می¬باشد. در رینولدزهای بالا، میرایی لزجت، برای آرام نگه داشتن جریان کافی نبوده و با تشدید اختلالات، انتقال رژیم جریان از آرام به آشفته صورت می گیرد. به این انتقال اصطلاحا گذار می گویند. این حرکات نوسانی، بر حرکت منظم جریان اصلی (سرعت، فشار و متغیرهای دیگر) افزوده شده و سبب اختلاط شدید سیال در راستای عمود بر جهت جریان اصلی می¬شود. اغتشاشات جریان، همان نوسانات تصادفی (بی¬نظمی¬ها)، سه¬بعدی، غیرمنظم، بعضا متناوب و متغیر با زمان متغیرهای جریان، در بازه¬های زمانی و مکانی کوچک هستند (حتی در صورت پایدار بودن جریان اصلی، اغتشاشات با زمان متغیر هستند).

نوسانات سرعت در جریان مغشوش و نحوه اثر فرآیند متوسط¬گیری

مقدمه‌ای بر توابع UDF در نرم‌افزار فلوئنت

در کار با نرم‌افزار FLUENT مواردی پیش می‌آید که نیاز به امکانات، ورودی‌ها، کنترل‌ها و مدل‌های گسترده‌تری احساس می‌شود. نرم‌افزار FLUENT با استفاده از زبان برنامه‌نویسی Visual C کدنویسی شده‌است و این امکان را به کاربر می‌دهد تا با استفاده از توابع UDF، کنترل بالایی بر نرم‌افزار داشه باشد. توابع تعریف شده توسط کاربر (UDF)، قطعاتی از کدهای تهیه‌شده در زبان C هستند که برای کنترل بیشتر بر نرم‌افزار FLUENT مورد استفاده قرار می‌گیرند. توابع UDF در سطوح مختلف، شامل تعریف یک شرط مرزی به صورت تابعی از مکان یا زمان تا اضافه‌کردن معادلات انتقال جدید با ترم‌های سفارشی‌شده به نرم‌افزار، مورد استفاده قرار می‌گیرند.

پنجره تفسیر UDF به روش Compile