پروسه­ تقطیر یک پدیده مهم و رایج در طبیعت است؛ طی این فرآیند به سبب کاهش دما و یا افزایش فشار، بخار از فاز گاز به مایع تبدیل می‌­شود. این فرآیند کاربردهای بسیاری در صنایع مختلف از جمله صنایع شیمیایی و غذایی، صنعت نفت و گاز، صنایع نظامی، نیروگاه­ها، یخچال­ها، سیستم­های خنک سازی و تهویه مطبوع و غیره دارا است. از کاربردهای این فرآیند در صنایع نظامی می‌توان به تولید سوخت مایع انواع جت‌ها و موشک‌ها و تولید انواع پلیمرها اشاره کرد. در سیکل یخچالی رایج در بسیاری از یخچال­ها و سیستم­های تهویه مطبوع با خنک سازی سیال در کندانسور عمل تقطیر صورت می­‌پذیرد. هدف اصلی از انجام کار حاضر شبیه‌سازی فرآیند تقطیر بخار اشباع در تماس با یک سطح صاف سرد، با استفاده از نرم افزار فرترن ( FORTRAN ) می‌باشد. روش عددی به کار رفته روش بولتزمن شبکه‌ای است. مدل‌سازی انجام شده در مختصات کارتزین دوبعدی می‌باشد و به منظور تسریع در فرآیند شبیه‌سازی و اجرای کد نوشته شده در نرم‌افزار فرترن، از تکنیک‌ پردازش موازی به روش OpenMP استفاده شده است. به منظور شبیه‌سازی جریان دوفازی در کار حاضر از مدل بولتزمن شبکه‌ای آقای لی و همکاران در سال 2009 استفاده شده است. همچنین جهت محاسبه میدان دما و به حساب آوردن اثرات تغییر فاز از مدل اسکالر منفعل و یک ترم چشمه مناسب که توسط صفری و همکاران در سال 2013 ارائه شد، استفاده شده است. مزیت استفاده از این روش نسبت به مدل‌های ارائه شده دیگر مدل‌سازی جریان دوفاز و پدیده تغییر فاز در نسبت‌های چگالی و ویسکوزیته گسترده‌تر می‌باشد. قبل از انجام مدل‌سازی تقطیر، کد نوشته شده از طریق سه آزمون لاپلاس، زاویه تماس قطره با سطح جامد و تبخیر یک قطره در وسط میدان صحت سنجی شده است و نتایج حاصله با تئوری‌ها و نتایج موجود مطابقت خوبی دارد. پس از مدل‌سازی، اثرات پارامترهای مختلف در قالب اعداد بی‌بعدی شامل عدد استفان، زاویه تماس، عدد بوند، عدد پرانتل، عدد ارشمیدس و نسبت چگالی بر پدیده چگالش بررسی می‌شود. تغییر هر یک از اعداد مذکور تاثیر مستقیمی بر روی نرخ چگالش دارد.

آنچه در این کد خواهید آموخت:

1- نحوه مجزاسازی معادلات در فضای لتیس

2- نحوه پیاده سازی روش لی در یک شبکه باسازمان دوبعدی در نرم افزار فرترن ( FORTRAN )

3- شیوه اعمال شرط مرزی خروجی و دیواره در روش LBM

4- نحوه اعمال میدان دما و چشمه تغییر فاز در معادلات LBM

5- نحوه استفاده از سلول های مجازی در محاسبه مشتقات مرزی

6- نحوه محاسبه خواص ماکروسکوپیک از توابع توزیع ذرات در LBM

7- نحوه اعمال شرایط اولیه و ایجاد قطره اولیه در مدل های دوفازی

نکات و الزامات:

1- این  برنامه در همه نسخه های کامپایلرهای فرترن قابل اجراست.

2- خروجی ها در همه نسخه های Tecplot قابل مشاهده است

3- آشنایی اولیه با روش لتیس بولتزمن

4- آشنایی با شیوه گسسته سازی مشتقات

5- آشنایی با زبان برنامه نویسی Fortran

برای آشنایی با نرم افزار Fortran می توانید با کلیک بر روی عنوان های زیر به مقاله های مورد نظر هدایت شوید. لازم به ذکر است که نرم افزار Fortran 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 Fortran به ارایه پایان نامه های کارشناسی ارشد, پروژه های صنعتی و علمی می پردازند.

- آشنایی با نرم افزار Fortran

- آموزش نصب نرم افزار Fortran