پایان نامه

پایان نامه درمورد فلوئنت -مواد تغییر فاز دهنده

مقدمه ای بر فلوئنت

   در این پژوهش جهت محاسبه میدان جریان و دما از نرم افزار فلوئنت استفاده گردیده است. در ادامه به قسمتی از کارایی های این نرم افزار کامپیوتری پرداخته می‌شود:

فلوئنت یک نرم افزار کامپیوتری چند منظوره برای مدل سازی جریان سیال، انتقال حرارت و واکنش شیمیایی در هندسه های پیچیده است که به زبان C نوشته شده است. با توجه به محیط مناسب این نرم افزار جهت تعریف مسئله و شرایط مرزی گوناگون، مسائل پیچیده قابل حل و بررسی می‌باشند. فلوئنت برای آنالیز و حل مسائل طراحی خاص، روش های شبیه سازی متفاوتی را بکار می‌برد. برای راحتی کار، امکان تعریف مسئله، محاسبه و دیدن نتایج از طریق منو های مختلف این امکان وجود دارد. وقتی نیاز باشد میتوان مدل مورد نظر را با دیگر برنامه ها (نرم افزارها) مدل سازی هندسی کرده و آنگاه با بهره گرفتن از فلوئنت مدل سازی فیزیکی نمود. قابلیت های این نرم افزار در مدل سازی پدیده های فیزیکی را میتوان در قالب زیر دسته بندی نمود :

t جریان های دو بعدی و سه بعدی در مختصات کارتزین، استوانه ای و منحنی الخط

t جریان های قابل تراکم و غیر قابل تراکم

t جریان های دائمی و گذرا

t جریان های غیر لزج آرام و آشفته

t جریان های نیوتنی و غیر نیوتنی

t انتقال حرارت جابجایی بصورت آزاد و اجباری

t انتقال حرارت جابجایی و هدایت همراه یکدیگر

t انتقال حرارت تشعشع

t مدل های با مرز ثابت و متحرک

t مخلوط اجزاء شیمیایی و واکنش های شامل احتراق و مدل های واکنش سطحی

t جریان های درون محیط های متخلخل

t جریان های دو فازی شامل کاویتاسیون

t جریان های با سطح آزاد همراه با شکل های پیچیده

t شکل های متفاوت Nox و دوده در احتراق

t ذوب/ انجماد مایعات و …

فلوئنت پدیده ها و مدل های فیزیکی بالا را میتواند برای گستره‌ی وسیعی از رشته ها، کاربردها و فرآیندها از قبیل مهندسی شیمی و فرایندهای طراحی مهندسی، طراحی احتراق، طراحی آیرودینامیک، تولید قدرت ، انتقال حرارت، کنترل آلودگی، طراحی توربو ماشین ها و غیره مدل سازی کند.

روش حل

فلوئنت بوسیله حل معادلات بقای جرم، اندازه حرکت، انرژی و اجزاء شیمیایی، با بهره گرفتن از روش عددی حجم محدود، بر پایه گسسته سازی، مسائل را مدل سازی می‌کند. روش های گسسته سازی اعم از اینکه power-low , first order upwind و  second order upwind باشند و معادلات با بهره گرفتن از الگوریتم SIMPLE و یا  SIMPLEC با تکرار حل می‌شوند.

شرایط مرزی

فلوئنت برای حل مسائل متفاوت امکان تعریف شرایط مرزی گوناگونی را فراهم می‌آورد که اهم آنها به قرار زیر هستند :

t تعریف جریان ورودی از طریق سرعت

t تعریف جریان ورودی یا خروجی از طریق انتخاب فشار

t تعریف جریان خروجی از طریق برونیابی و یا شرایط خروجی جریان توسعه یافته

t دیواره های ثابت و یا متحرک (چرخان)

t دیواره هایی که جریان بر روی آن می‌لغزد یا نمی‌لغزد

t دیواره های هم دما با شار حرارتی مشخص یا شرایط انتقال حرارت جابجایی

t جامد هادی (جسم جامد با انتقال حرارت هدایتی)

t مرزهای متناوب periodic

t مرزهای متقارن symmetry

t مرزهای تکراری  cyclic

تحلیل مدل توسط فلوئنت دو قسمت دارد : یکی مدل سازی هندسی و تولید شبکه توسط نرم افزارهای پیش پردازشگر سازگار با آن از قبیل Geomesh ، PerBFC و Gambit و دیگری پردازشگر اصلی فلوئنت که ساختار اصلی برنامه است.

بعد از تولید مدل هندسی و شبکه حل، فلوئنت این امکان را بدست میدهد که بتوان مدل فیزیکی، خواص مواد و سیال و شرایط مرزی را برای مسئله تعریف کرده و نهایتاً اقدام به حل نمود و سپس توسط امکانات گرافیکی نتایج را مشاهده و یا اینکه مدل را در فایل cas و نتایج را در فایل dat ذخیره نمود.

قدم های اصلی حل مسئله

برای اینکه بتوان با بهره گرفتن از فلوئنت یک مدل فیزیکی را محاسبه نمود مراحل اصلی زیر باید انجام پذیرد:

t ساختن هندسه مدل و تولید شبکه توسط پیش پردازشگرها

t شروع و اجرای نرم افزار و تخصیص دادن حافظه برای مدل سازی- وارد کردن شبکه داخل فلوئنت

t کنترل کردن شبکه

t اننخاب معادلات اصلی که باید حل شوند: آرام یا مغشوش، لزج یا غیر لزج، اجزای شیمیایی یا واکنشی، انتقال حرارت و نیز بعضی مدل های مشخص دیگر از قبیل فن ها ، مبدل ها ، محیط های متخلخل و غیره

t مشخص کردن خواص مواد

t مشخص کردن شرایط مرزی

t بهینه کردن پارامترهای کنترل حل

t حدس اولیه برای کمیات میدان جریان

t محاسبه

t کنترل کردن نتایج

t ذخیره نمودن نتایج

عکس ها و اشکال مربوط به این مطلب در فایل اصلی پایان نامه موجود است

دانلود پایان نامه ارشد : تحلیل عددی ذخیره سازی انرژی گرمایی در مبدل های حرارتی با مواد تغییر فاز دهنده