اجکتورها یکی از پرکاربردترین ساخته های در دنیای مهندسی هستند. در صنعت هوافضا جهت انجام تست‌های ارتفاعی وجود اجکتور یکی از ملزومات است. در سیستم های آب شیرین کن حرارتی، با استفاده از اجکتور راندمان سیستم افزایش می یابد. در در بعضی از کاربردهای اجکتور، از زمان شروع به کار اجکتور، تا رسیدن به حالت پایدار، عملکرد اجکتور دچار تغییرات زیادی می شود. به عنوان مثال در سامانه های تست ارتفاعی و آب شیرین کن های حرارتی، در ابتدای کار اجکتور، مقداری هوا هم که از پیش در سامانه وجود داشته، علاوه بر سیال عامل اصلی، توسط اجکتور مکیده می‌شود. ورود همین هوا روی عملکرد اجکتور تاثیر گذار است و اجکتور را از شرایط طراحی خود خارج می کند. در مطالعات گذشته، هنگام شبیه‌سازی اجکتور، از تاثیر هوای اضافه ورودی صرف نظر شده است. هدف اصلی از این تحقیق بررسی عملکرد اجکتور از لحظه آغاز به کار تا رسیدن به شرایط پایدار است. به این معنی که از لحظه‌ای که سیستم پر از هوا است تا زمان اتمام کامل هوای موجود در سیستم، بررسی انجام شود. برای این منظور نمودارهای عملکردی برای مقادیر مختلف هوای مکشی توسط اجکتور، با استفاده از نرم افزار FLUENT ( فلوینت )، محاسبه و با هم مقایسه شد. برای شبیه‌سازی چنین تغییراتی، شرایط جریان مکشی اجکتور به شکلی تعریف شد که، در ابتدا کسر جرمی هوا برابر یک و کسر جرمی سیال عامل اصلی برابر صفر باشد. به تدریج از کسر جرمی هوا کاسته شده و به کسر جرمی بخار آب افزوده شده است. با کمک دینامیک سیالات محاسباتی، رفتار اجکتور در شرایط مختلف پیش‌بینی شده است. با رسم نمودارهای عملکردی برای کسر جرمی‌های مختلف هوا و بخار می‌توان به تاثیر کسر جرمی هوای مکش شده توسط اجکتور، روی عملکرد اجکتور پی برد. از بررسی این نمودارها می توان به این نتیجه رسید که افزایش کسر جرمی هوای ورودی به قسمت مکش اجکتور موجب افزایش نسبت دبی اجکتور می‌شود. با حذف هوا از ورودی ثانویه اجکتور، نسبت دبی به طور چشم‌گیری کاهش یافته است. همچنین، این نتیجه به دست آمده است که فشار جریان اولیه (محرک)  و ثانویه (مکشی) اجکتور، باعث تغییر در نحوه واکنش اجکتور به ورود هوا به داخل اجکتور می‌شود. افزایش فشار جریان اولیه باعث کمتر شدن حساسیت عملکردی اجکتور به تغییرات کسر جرمی جریان ثانویه می‌شود. افزایش فشار جریان ثانویه، تاثیر کاملا عکس دارد و باعث حساس‌تر شدن عملکرد اجکتور نسبت به تغییرات کسر جرمی مواد از جریان ثانویه می‌شود.

توضیحات بیشتر

معادلات سیالات تراکم پذیر به روش‌های گوناگونی حل می‌‌‌‌‌‌‌‌شود. در روش حل حجم محدود از حلگر بر پایه فشار (pressure based) یا حلگر بر پایه چگالی (density based) استفاده می‌شود. اصولا برای جریان‌های با عدد ماخ بالا و وجود شوک‌های قوی، حلگر بر پایه چگالی اولویت دارد. در این تحقیق از حلگر برپایه چگالی استفاده شد. همچنین برای محاسبه فلاکس و گسسته‌سازی معادلات، به ترتیب از روش‌های (Roe-FDS) و (Second Order Upwind)  استفاده شد. برای ارتباط دادن فشار و حجم گاز از قانون گاز ایده آل استفاده شد. برای مدل کردن آشفتگی، از مدل آشفتگی (k-e Realizble) استفاده شد. از آنجایی که جریان داخل اجکتور بسیار پیچیده بوده و ترکیبی از اختلاط همراه با شوک است، برای همگرا کردن مسئله از تکنیک خاصی استفاده شد؛به این ترتیب که از یک طرف مش مسئله در نقاط خاصی ریز و از طرفی با کم کردن (Courant number) از واگرایی مسئله جلوگیری شد.

برای مدل کردن اختلاط دو گاز با خواص مختلف معالات خاصی به نام (Species Equations)  در نرم افزار FLUENT ( فلوینت ) استفاده شد.

با استفاده از این معادلات می توان خواص چند گاز مختلف را در مدل اعمال کرد.

مقالات مستخرج از اين شبیه‌سازی، يك مقاله علمي پژوهشي و دو مقاله كنفرانسي بوده است.

آنچه در این برنامه خواهید آموخت:

1- نحوه حل جریان تراکم‌پذیر مافوق صوت با روش بر پایه چگالی در نرم افزار FLUENT ( فلوینت ) 

2- آشنایی با اصول و معادلات حاکم بر روش حجم محدود

3- آشنایی با جریان‌های درهم و مدل‌های مختلف آشفتگی

4- نحوه تشکیل یک مخلوط با استفاده از معادلات (species) و استفاده از خواص چند گاز مختلف 

5- توابع دیواره برای مدل کردن رفتار نزدیک دیواره

6- نحوه اعمال شراط مرزی 

نکات و الزامات:

1- این  برنامه در نسخه 14.5 یا بالاتر نرم‌افزار فلوئنت قابل اجرا است

2- خروجی‌ها در همه نسخه‌های Tecplot قابل مشاهده است

3- آشنایی اولیه با فلوئنت و گمبیت

4- آشنایی با دینامیک گازها

برای آشنایی با نرم افزار Fluent  می توانید با کلیک بر روی عنوان های زیر به مقاله های مورد نظر هدایت شوید. لازم به ذکر است که نرم افزار Fluent از پرکاربردترین نرم افزار های مهندسی در مقطع کارشناسی ارشد در رشته مهندسی مکانیک می باشد که بسیاری از دانشجویان با استفاده از نرم افزار Fluent  به ارایه پایان نامه های کارشناسی ارشد, پروژه های صنعتی و علمی می پردازند.

- آشنایی با نرم افزار Fluent

- آموزش نصب نرم افزار Fluent