مروری بر مدل­های فیزیکی در انسیس فلوئنت

انسیس فلوئنت قابلیت‌های مدل‌سازی جامعی را برای محدوده وسیعی از مسائل مانند جریان سیال تراکم پذیر و تراکم ناپذیر، آرام و آشفته فراهم می‌کند؛ هم‌چنین آنالیزهای حالت پایدار یا گذرا را می­توان با فلوئنت انجام داد.

کاربردهای انسیس فلوئنت:

در انسیس فلوئنت، طیف وسیعی از مدل‌های ریاضی برای پدیده‌های انتقال (مانند انتقال حرارت و واکنش‌های شیمیایی) با توانایی مدل‌سازی هندسه‌های پیچیده ترکیب شده‌اند. مثال‌هایی از کاربردهای انسیس فلوئنت شامل

• جریان‌های غیر نیوتنی آرام در تجهیزات
• انتقال حرارت مشترک بین سیال – سازه
• توربوماشین‌ها
• اجزای موتور خودرو
• احتراق زغال‌سنگ پالسی
• دیگ‌های بخار
• آیرودینامیک خارجی
• جریان عبوری از کمپرسور
• پمپ و فن
• جریان‌های چند فازی در ستون‌های حبابی و بسترهای سیال

مدل سازی جریان سیال در انسیس فلوئنت

به منظور مدل‌سازی جریان سیال و پدیده‌های انتقال مرتبط در تجهیزات و فرآیندهای صنعتی، ویژگی‌های مفید مختلفی ارائه شده است. اینها شامل محیط متخلخل، تجهیزات با قطعات مختلف (فَن­ها  و مبدل حرارتی)، جریان و انتقال حرارت متناوب، چرخش، و مدل‌های قاب مرجع متحرک است.

مجموعه مدل­های قاب مرجع متحرک می­توانند قاب­های مرجع تک یا چندگانه را مدل­سازی کنند. برای مثال، روش شبکه لغزشی زمان  دقیق، که برای مدل‌سازی چند مرحله­ای در توربوماشین‌ها کاربرد دارد، همراه با مدل سطح اختلاط برای محاسبه میدان‌ جریان متوسط زمانی ارائه شده است.

یکی دیگر از مدل­های بسیار کاربردی در انسیس فلوئنت مجموعه مدل­های سطح آزاد و جریان چندفازی است. این مدل می­تواند برای تجزیه و تحلیل جریان های گاز-مایع، گاز-جامد، مایع-جامد و گاز-مایع-جامد استفاده شود.

برای این نوع شبیه­سازی­ها، انسیس فلوئنت مدل‌های حجم سیال (VOF)، مخلوط (Mixture)، اویلری (Eulerian) و همچنین مدل فاز گسسته (DPM) را ارائه می‌کند.

مدل DPM محاسبات مسیر لاگرانژی را برای فازهای پراکنده (ذرات، قطرات یا حباب ها)، حتی زمان جفت شدن آنها با فاز پیوسته، انجام می­دهد. نمونه­هایی از جریان­های چند فازی شامل جریان­های کانال، اسپری­ها، ته­نشینی، جداسازی و کاویتاسیون هستند.

مدل‌های آشفتگی قوی و دقیق جزء حیاتی مجموعه مدل‌های انسیس فلوئنت هستند. مدل های آشفتگی ارائه شده دارای طیف گسترده ای از کاربرد هستند و اثرات سایر پدیده های فیزیکی مانند شناوری و تراکم پذیری را شامل می شوند. با استفاده از توابع دیوار و مدل های ناحیه­ای توسعه داده شده دقت در شبیه سازی رفتار سیال در نزدیکی دیواره افزایش یافته است.

کاربرد انسیس فلوئنت در انتقال حرارت

انسیس فلوئنت قادر به شبیه سازی حالت‌های مختلف انتقال حرارت از جمله انتقال حرارت جابجایی طبیعی، اجباری و مخلوط با یا بدون انتقال حرارت مشترک بین سیال – سازه، محیط متخلخل و غیره می­باشد.

مجموعه مدل‌های تشعشعی و زیرمدل‌های مرتبط با آن، برای مدل‌سازی محیط­های واکنش دهنده بسیار مناسب هستند و می‌توانند پیچیدگی­های احتراق را نیز در نظر بگیرند. نقطه قوت خاص انسیس فلوئنت توانایی آن در مدل‌سازی پدیده‌های احتراق با استفاده از مدل‌های مختلف، از جمله مدل‌های تابع چگالی احتمالی (probability density function) و اتلاف گردابی (eddy dissipation) است. مجموعه‌ای از مدل‌های دیگر که در جریان­های واکنشی بسیار مفید هستند نیز در دسترس است، از جمله مدل‌های احتراق زغال سنگ و احتراق قطرات، واکنش­های سطحی و مدل‌های تشکیل آلاینده.

آموزش فلوئنت

انسیس فلوئنت قدرتمندترین ابزار نرم افزاری موجود در دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) است که به شما این امکان را می­دهد تا با بهینه سازی عملکرد محصول خود، عمیق­تر و سریعتر در موضوع مورد نظر خود پیش بروید. فلوئنت شامل قابلیت‌های مدل‌سازی فیزیکی معتبر برای ارائه نتایج سریع و دقیق در گسترده‌ترین طیف برنامه‌های دینامیک سیالات محاسباتی و چند فیزیکی (Multi Physics) است.

بررسی اجمالی انسیس فلوئنت

نرم‌افزار انسیس فلوئنت دارای قابلیت‌های مدل‌سازی فیزیکی گسترده‌ای است که برای مدل‌سازی جریان، آشفتگی، انتقال حرارت و واکنش‌ها برای کاربردهای صنعتی مورد نیاز است .

از جریان هوا بر روی بال هواپیما تا احتراق در کوره، از ستون‌های حبابی تا سکوهای نفتی، از جریان خون تا تولید نیمه هادی و از طراحی اتاق تمیز تا تصفیه خانه های فاضلاب. فلوئنت دامنه وسیعی را پوشش می‌دهد، از جمله مدل‌های ویژه با قابلیت مدل‌سازی احتراق درون سیلندر، هوا-آکوستیک (aero-acoustics)، توربوماشین و سیستم‌های چند فازی.

ویژگی­ها انسیس فلوئنت

جریان­کاری موثر و منعطف

نرم‌افزار فلوئنت به طور کامل در محیط نرم‌افزار Ansys Workbench ادغام شده‌است. ANSYS Workbench یک فضای­کاری قدرتمند و موثر در مدل­سازی و شبکه­بندی هندسه­های مختلف می­باشد. با استفاده از یک سری پارامترهای داخلی بررسی سریع چندین گزینه طراحی به منظور بهینه سازی آسان­تر می­شود.

ساخته شده برای مسائل چند فیزیکی

بینش عمیق تری نسبت به فعل و انفعالات پیچیده و اغلب غیر شهودی ناشی از فیزیک های متعدد (مسائل چند فیزیکی) مانند تعامل سازه-سیال (FSI) به دست آورید. انسیس فلوئنت به طور کامل با ANSYS Workbench ادغام شده است تا تعامل دو طرفه کامل با ANSYS Mechanical، ANSYS Maxwell و سایر فناوری‌های شبیه‌سازی را فراهم کند.

مدل­های پیچیده را با اطمینان حل می­کند

انسیس فلوئنت می­تواند پیچیده ترین مدل­های شما از جمله جریان­های چند فازی، واکنش­های شیمیایی و احتراقی را حل کند. حتی جریان‌های پیچیده ویسکوز و آشفته، جریان­های داخلی و خارجی، پیش‌بینی نویز ناشی از جریان، انتقال حرارت با و بدون تشعشع را می‌توان به راحتی مدل‌سازی کرد.

با محاسبات با عملکرد بالا (HPC) سرعت شبیه­سازی­های خود را افزایش دهید.

با استفاده از فناوری HPC انسیس فلوئنت جواب­های شبیه‌سازی مسائل دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) را سریع‌تر ارائه می‌کند تا مهندسان و طراحان بتوانند زودتر تصمیم‌های بهتری در چرخه طراحی بگیرند. در حالیکه قابلیت HPC انسیس دارای مقیاس پذیری خطی بر روی سیستم‌هایی با ده‌ها هزار پردازنده است، با این حال فقط تعداد هسته تمام قابلیت­های HPC نیست. همچنین انسیس معماری پردازنده، الگوریتم ها برای پارتیشن بندی مدل، ارتباطات بهینه و تعادل بار بین پردازنده‌ها را بهینه‌سازی می‌کند تا نتایج را با سرعت بسیار زیادی در طیف گسترده‌ای از مدل‌های شبیه‌سازی ارائه دهد.

مدل­سازی آشفتگی در انسیس فلوئنت

نرم افزار انسیس فلوئنت تاکید ویژه­ای بر ارائه طیف گسترده­ای از مدل­های آشفتگی برای ثبت دقیق و کارآمد اثرات آشفتگی دارد. چندین مدل مبتکرانه مانند مدل Menter–Langtry γ–θ laminar–turbulent transition تنها در نرم­افزار فلوئنت موجود است.

انتقال حرارت و تشعشع

فلوئنت انواع تبادل حرارت تشعشعی را در داخل و بین سیالات و جامدات، از اجسام کاملاً و نیمه شفاف گرفته تا اجسام مات، انجام می­دهد. شما می‌توانید از بین مدل‌های طیفی مختلف، مدل مورد نظر خود را برای محاسبه وابستگی‌های طول موج در شبیه‌سازی و در نظر گرفتن اثرات پراکندگی انتخاب کنید.

جریان­های چند فازی

مجموعه کاملی از مدل‌ها تعامل میان فازهای سیالی مختلف مانند گازها و مایعات، ذرات و قطرات پراکنده و سطوح آزاد را نشان می‌دهد.

جریان­های واکنشی انسیس فلوئنت

نرم افزار انسیس فلوئنت چارچوبی غنی برای مدل­سازی واکنش­های شیمیایی و احتراق مرتبط با جریان سیال ارائه می­دهد. حال این شبیه­سازی می­تواند در حوزه­های مختلف مانند طراحی احتراق در توربین­های گاز، یا موتورهای خودرو، یا کوره­های زغال سنگ، یا ارزیابی ایمنی آتش­سوزی در داخل و اطراف ساختمان­ها و سایر سازه­ها باشد. این نرم­افزار قادر به شبیه­سازی مدل‌های احتراقی مختلف از جمله احتراق غیرپیش‌آمیخته، پیش‌آمیخته جزئی یا پیش‌آمیخته برای پیش‌بینی دقیق پارامترهایی مانند سرعت شعله، محل شعله و دمای پس از شعله می­باشد.

آکوستیک (Acoustics)

انسیس فلوئنت نویز ناشی از نوسانات فشار گذرا را برای حل شبیه­سازی­های صوتی محاسبه می­کند.

تعامل سازه – سیال (FSI)

فلوئنت اثرات حرکت محیط جامد بر جریان سیال را از طریق کوپل کردن جواب­های بدست آمده از نرم­افزار فلوئنت با جواب­های Ansys Structural Mechanics از طریق محیط کاربر یکپارچه Workbench مدل می­کند. کاربران فلوئنت بدون نیاز به خرید نرم­افرار­های پیش و پس پردازشی یا کوپلینگ فلوئنت با سایر نرم­افزار­ها (Third-Party Softwares) از قابلیت FSI دوطرفه قوی و دقیق موجود در خود نرم­افزار فلوئنت که شامل تمامی موارد فوق است، لذت می­برند.

طراحی خود را بهینه کنید – به صورت خودکار

ابزارهای بهینه­سازی فلوئنت می­توانند به طور خودکار پارامترهای هندسی را تنظیم کنند تا زمانی که اهداف بهینه­سازی شما برآورده شوند. به عنوان مثال، آیرودینامیک خودرو یا بال هواپیما و سرعت جریان بهینه در نازل ها و مجراها.

حلگر الحاقی فلوئنت، مش را از داخل اصلاح می‌کند تا تأثیر یک تغییر توصیه‌شده در جهت بهینه سازی را بررسی کند. حلگر الحاقی توصیه‌هایی برای بهبود هندسه‌هایی ارائه می‌دهد که دستیابی به آنها از راه­های دیگر (مثل انجام آزمایش واقعی) دشوار و پرهزینه است.

فلوئنت برای نرم ­افزار کتیا

این ماژول اختیاری به طور کامل انسیس فلوئنت را در محیط مدیریت چرخه عمر محصول (PLM) نرم­افزار CATIA V5 ادغام می‌کند. این روش زمان چرخه را برای تجزیه و تحلیل دینامیک سیالات محاسباتی (‏CFD)‏کاهش می‌دهد و یک رویکرد طراحی مبتنی بر شبیه‌سازی را قادر می‌سازد که در آن همه­ی طراحی­ها، تجزیه و تحلیل­ها و بهینه‌سازی­ها در یک فضای­ کاری واحد (محیط PLM در نرم­افزار CATIA V5) اتفاق بیافتد.