21-10-2018, 02:27 PM
نرم افزار Fluent یكی از نرم افزارهای صنعتی مشهور می باشد كه دارای قابلیت های فراوانی است. این نرم افزار قابلیت مدلسازی جریانهای دو و سه بعدی را داراست. برای استفاده از این نرم افزارابتدا توسط یك نرم افزار كمكی مانند Gambit هندسه جریان مشخص می گردد و عمل مش بندی نیز صورت می گیرد. نرم افزار Fluent از خروجی نرم افزار Gambit استفاده مینماید. این نرم افزار قابلیت انجام محاسبات با دقت معمولی و دقت مضاعف را دارد و به عنوان یك اختیار،كاربر می تواند هر كدام را انتخاب نماید:
دوبعدی با دقت معمولی : 2d
دوبعدی با دقت مضاعف : 2ddp
سه بعدی با دقت معمولی : 3d
سه بعدی با دقت مضاعف : dp : double precision
این نرم افزار بر پایه روش حجم محدود كه یك روش بسیار قوی و مناسب در روش های دینامیک سیالات محاسباتی میباشد ، بنا شده است.
قابلیتهای فراوانی نظیر مدلسازی جریانهای دائم و غیر دائم ،جریان لزج و غیر لزج ، احتراق ، جریان مغشوش ، حركت ذرات جامد و قطرات مایع در یك فاز پیوسته و ده ها قابلیت دیگر Fluent را تبدیل به یك نرم افزار بسیار قوی و مشهور نموده است. آزمایشات عملی و محاسبات تئوری ، دو روش اصلی و مشخص برای پیش بینی میزان انتقال حرارت وچگونگی جریان سیال در کاربردهای مختلف صنعتی و تحقیقاتی می باشند. در اندازهگیریهای تجربی به دلیل هزینه های زیاد ترجیح داده می شود که آزمایشها بر روی مدلی با مقیاس کوچکتر از نسخهاصلی انجام پذیرد . حذف پیچیدگیها و ساده سازی آزمایشها , خطای دستگاههای اندازه گیری و بعضی موانع در راهاندازه گیری از جمله مشکلاتی هستند که روشهای عملی با آنها رو به رو هستند و کارآیی این حالتها را در بعضی مواردمورد سوال قرار می دهند. مهمترین امتیاز محاسبات تئوری در مقایسه با آزمایشهای تجربی، هزینه کم آن است.
گرچه در بسیاری موارد ترجیح داده می شود با استفاده از روشهای محاسباتی، آنالیز جریان و انتقال حرارت صورت گیرد ولی تایید تحلیلهای عددی نیاز به مقایسه با نتایج آزمایشگاهی و یا نتایج تایید شده دیگری دارد. در میان محققین،انجام پژوهشهای تجربی ارزش بسیاری دارد و اگر بتوان آزمایش مطلوبی انجام داد ، تحلیلهای زیادی را بر محور آنها میتوان گسترش داد و اطلاعات فراوانی بدست آورد. در هر صورت با دسترسی به دستگاههای محاسبه گر و رایانه های قوی , امروزه در بسیاری از موارد آنالیز دینامیک سیالات و انتقال حرارت با روشهای عددی انجام میپذیرد. هرچه پدیده مورد بررسی پیچیدگی بیشتری داشته باشد, روشهای عددی اهمیت بیشتری پیدا می کنند.علاوه بر سرعت بیشتر محاسبات عددی , می توان با این روشهااطلاعات کامل با جزئیات بیشتر, از قبیل تغییرات سرعت , فشار , درجه حرارت و غیره رادر سراسر حوزه مورد نظر به دست آورد.
در مقابل, اغلب اوقات شبیه سازی آزمایشگاهی جهت بدست آوردن این گونه اطلاعات مشکل و مستلزم صرف زمان زیاد بوده و در بعضی شرایط غیر ممکن است. در اکثر مسایل مربوط به مکانیک سیالات , به دلیل پیچیدگی معادلات مربوطه ، استفاده از حل تحلیلی امکان پذیر نمی باشد. دراین تحقیق نیز به کمک نرم افزار و با استفاده ازمدلسازی، به بررسی یک پدیده فیزیکی اقدام کرده ایم.جهت انجام این تحقیق نیاز است تا معادلات دیفرانسیل پاره ایی را حل کنیم که این عمل تنها با استفاده از روشهای عددی امکان پذیر است. حل عددی این معادلات از طریق دانش مکانیک سیالات محاسباتی صورت می گیرد.
در این تحقیق حل این معادلات به کمک نرم افزار Fluent ، انجام می شود که در ادامه به شرح قسمتی از کارایی های این نرم افزارمی پردازیم. فلوئنت یک نرم افزار کامپیوتری چند منظوره برای مدلسازیجریان سیال، انتقال حرارت و واکنش شیمیایی در هندسه نوشته شده است.
با توجه به محیط مناسب نرم افزار جهت تعریف مساله و شرایط های پیچیده، تعریف شرایط مرزی گوناگون و حل مسایل پیچیده شامل تاثیر پدیده های مختلف به کمک این نرم افزار قابل حل میباشد.فلوئنت برای آنالیز و حل مسایل طراحی خاص ، روشهای شبیه سازی کامپیوتری متفاوتی را بکار میبرد. برای راحتی کار، تعریف مساله ، محاسبه و دیدن نتایج ، منوهای مختلفی درنظر گرفته شده است. وقتی نیاز باشد، Fluent می تواند مدل مورد نظر را از دیگر برنامه های (نرم افزارهای) تولید مدل که با آنها سازگاری دارد وارد کند.
این نرم افزار امکان تغییر شبکه به صورت کامل و تحلیل جریان با شبکه های بی سازمان برای هندسه های پیچیده رافراهم میسازد. نوع شبکه های قابل تولید و دریافت توسط این گروه نرم افزاری شامل شبکه هایی با المان های مثلثی و چهار ضلعی (برای هندسه های دو بعدی ) و چهار وجهی ، شش وجهی ، هرمی یا گوه ای(برای هندسه های سه بعدی) میباشد.همچنین Fluent به کاربر اجازه دستکاری شبکه (مثلا ریزکردن یا درشت کردن شبکه در مرز و مکانهای لازم در هندسه) را میدهد. این بهینه سازی برای حل شبکه ، قابلیتی در اختیار کاربر قرار میدهد .که نتایج را در نواحی که دارای گرادیانهای بزرگ (مثل لایه مرزی و...) باشند، دقیقتر سازد. این قابلیتها مدت زمانی را که برای تولید یک شبکه خوب مورد نیاز است را در مقایسه با حل در شبکه های با سازمان به صورت قابل ملاحظه ای کاهش میدهد.
این نرم افزار با زبان برنامه نویسی C نوشته شده است و از تمامی توان و قابلیت انعطاف این زبان بهره می برد. نتیجتا این نرم افزار با استفاده از حافظه دینامیک ، ساختار مناسب داده ها واطلاعات و کنترل انعطاف پذیر ، محاسبات را ممکن می سازد.
قابلیت ها و توانایی های نرم افزار:
نرم‌افزار فلوئنت قابلیت شبیه‌سازی و مدل کردن موارد زیر را دارد:
·[font=Times New Roman] [/font]جریان تراکم‌پذیر و تراکم‌ناپذیر
·[font=Times New Roman] [/font]تحلیل پایا (Steady) یا گذرا (Transient)
·[font=Times New Roman] [/font]جریانهای لزج، آرام و متلاطم
·[font=Times New Roman] [/font]سیال‌های نیوتنی و غیرنیوتنی
·[font=Times New Roman] [/font]انتقال حرارت جابجایی شامل جابجایی آزاد یا اجباری
·[font=Times New Roman] [/font]ترکیب انتقال حرارت جابجایی/هدایتی
·[font=Times New Roman] [/font]انتقال حرارت تشعشعی
·[font=Times New Roman] [/font]مدل فریم‌های چرخان یا ساکن
·[font=Times New Roman] [/font]مش‌های لغزان و مش‌های متحرک
·[font=Times New Roman] [/font]واکنش‌های و ترکیبات شیمیایی،شامل احتراق و مدل‌های واکنشی
·[font=Times New Roman] [/font]افزودن ترم‌های احتیاری حجمی از گرما، جرم،مومنتوم، اغتشاش و ترکیبات شیمیایی
·[font=Times New Roman] [/font]جریان در محیط متخلخل
·[font=Times New Roman] [/font]مبدل‌های حرارتی، فن‌ها، رادیاتورها و بازده آنها
·[font=Times New Roman] [/font]جریانهای دوفازی و چندفازی
·[font=Times New Roman] [/font]جریانهای سطح آزاد با شکل‌های سطح پیچیده
بازه‌ی کاربرد نرم افزار فلوئنت:
توانایی‌های گفته شده در بالا اجازه میدهد که فلوئنت در بازه‌ی بسیار بزرگی از صنایع شامل موارد ذیل به کار گرفته شود.
·[font=Times New Roman] [/font]صنایع هوافضا
·[font=Times New Roman] [/font]توربوماشین‌ها
·[font=Times New Roman] [/font]کاربرد در تجهیزات پروسس و پتروشیمی
·[font=Times New Roman] [/font]تولید انرژی و توان
·[font=Times New Roman] [/font]نفت و گاز
·[font=Times New Roman] [/font]کاربردهای محیطی (تغییرات وضع آب و هوا)
·[font=Times New Roman] [/font]صنایع خودرو
·[font=Times New Roman] [/font]مبدل‌های حرارتی
·[font=Times New Roman] [/font]الکترونیک (نیمه‌هادی‌ها و همچنین خنک‌سازی قطعات الکترونیک)
·[font=Times New Roman] [/font]تهویه‌ی مطبوع و تبرید
·[font=Times New Roman] [/font]فرآیند مواد
·[font=Times New Roman] [/font]تحقیقات آتش و طراحی آرشیتکتی
بنابراین، نرم‌افزار فلوئنت یک انتخاب بسیار مناسب برای مدل کردن جریان سیال تراکم پذیر و تراکم ناپذیر در هندسه‌های پیچیده میباشد.