شبیه سازی سرریز پلکانی با استفاده از مدل المان محدود ANSYS CFX

علیرغم هندسه ساده سرریز های پلکانی، هیدرولیک حاکم بر این نوع سرریز ها دارای پیچیدگی بسیار زیادی است. از این رو طراحی های صورت گرفته بر اساس روابط تجربی موجود (که در طول 30 سال گذشته به حداکثر خود رسیده است) در همه موارد قابل اطمینان نبوده و در طرح های بزرگ، همچنان ساخت یک مدل فیزیکی ضروری به نظر می رسد. نظر به زمان بر و هزینه بر بودن مدل های فیزیکی و عدم امکان انجام تمامی آزمایش ها به دلیل کمبود تجهیزات آزمایشگاهی، ساخت یک مدل عددی بعنوان مکملی برای مدل های فیزیکی می تواند کمک شایانی به کسب نتایج قابل اعتماد بکند. در این تحقیق در ابتدا مشخصات مدل عددی تهیه شده از سرریز پلکانی با مدل فیزیکی آن با ارتفاع پله 3/1 متر که در مرکز تحقیقات منابع آب ساخته شده، مقایسه گردیده است وپس از صحت سنجی آن، سه مدل عددی با هندسه های متفاوت از پله ها ساخته شده است. به همین منظور جهت انجام شبیه سازی ها، نرم افزار ANSYS CFX با مدل دو فازی Mixture  و مدل آشفتگی استفاده شده است. شبیه سازی حاکی از انطباق قابل قبول نتایج مدل فیزیکی با مدل عددی دارد. بخشی از مشخصات هیدرولیکی که در طراحی سرریز های پلکانی مد نظر طراحان است، از جمله پروفیل سرعت از لبه پله تا سطح آّب،  پروفیل فشار، نقطه شروع هوادهی و میزان استهلاک انرژی در پله ها ودر انتهای اپرون، در تمام هندسه ها در این مطالعه مورد بررسی قرار گرفته اند و نشان داده شده که به ازای افزایش ارتفاع پله ها علاوه بر افزایش نرخ استهلاک انرژی، نقطه شروع هوادهی به سمت بالادست میل می کند. الگوهای جریان برروی سرریز های پلکانی به ازای شرایط مختلف ارائه گردیده است.


 توضیحات بیشتر


ضرورت کاربرد مدل عددی :

هزینه ی پائین تر مدل عددی

زمان مورد نیاز کمتر نسبت به ساخت مدل آزمایشگاهی

امکان ارائه نتایج از تمامی بخش های مدل(نقاط حساس و دارای درصد بالای آشفتگی)

امکان ارائه ی نتایج غیر قابل اندازه گیری در مدل آزمایشگاهی

امکان ثبت نتایج در مکان های بیشتری برروی مدل و در بازه های زمانی متفاوت

مکملی برای نتایج آزمایشگاهی و اعتماد بخشی به نتایج مدل آزمایشگاهی از طریق صحت سنجی

مدل عددی مورد استفاده در تحقیق حاضر نرم افزار ANSYS CFX می باشد.


 مشخصه های نرم افزار ANSYS CFX:

نرم افزار ANSYSCFX یک نرم افزار با هدف دینامیک سیال محاسباتی است.

نرم افزار ANSYSCFX از یک روش ترکیبی که روش حجم محدود مبتنی بر المان نامیده می شود، استفاده می کند. 

همچون روش حجم محدود، معادلات بقا به فرم انتگرالی به این حجم های کنترل اعمال می شود. همچنین شار های عبوری از مرزهای حجم کنترل و جملات منبع نیز بر اساس المان حساب می شوند.

در این نرم افزار دو مدل مجزا اویلرین- اویلرین برای مدل سازی جریان چند فازی و رد یابی ذره لاگرانژی وجود دارد. جهت مدل سازی سطح آزاد، دو زیر مدل جریان همگن چند فازی و غیر همگن چند فازی ارائه شده است، که طرح های محدود شده اویلرین– اویلرین هستند.

 CFX  معادلات گسسته شده دینامیک سیال را به صورت کاملاً کوپل(Fully Coupled )  در حوزه مکان و کاملاً ضمنی(Fully Explicit ) در حوزه زمان حل کرده و از الگوریتم‌های تصحیح فشار مانند سیمپل(SIMPLE) استفاده نمی‌کند، که در نتیجه سرعت حلگر آن بالاتر بوده ولی به حافظه در دسترس بیشتری نیاز دارد. 


 قابلیت های  های نرم افزار ANSYS CFX

از جمله قابلیت های مهم و قابل ذکر این نرم افزار MESH MOTION می باشد. که با ایجاد حرکت در مش، تحلیل سیالاتی مدل های متحرک را ایجاد کرده است.

این نرم افزار این قابلیت را برای کاربران ایجاد کرده است تا در محیط نرم افزار با استفاده از یک زبان برنامه نویسی منطبق برFORTRAN  بسیاری از محدودیت های موجود در CFD را برطرف کنند.

قابلیت MESH Adaption  از دیگر قابلیت های بارز این نرم افزار نسبت به نرم افزار های دیگر است که قابلیت تطبیق مش را بسته به یکی از متغییر های جریان را فراهم می سازد.

برای انجام مدل سازی و مش زدن در نرم افزار ANSYS CFX می توان از نرم افزار ANSYS WORKBENCH استفاده کرد. لینک های قویANSYS WORKBENCH  و قدرت MESHING  این نرم افزار منحصر به فرد بوده و دیگر نرم افزارهای CFD  دارای چنین قابلیت هایی نمی باشند. 

قابليتهاي فراواني نظير مدلسازي جريان هاي دائم و غير دائم ، جريان لزج و غير لزج ، احتراق ، جريان مغشوش، انتقال حرارت، حركت ذرات جامد و قطرات مايع در يك فاز پيوسته و ...

لازم به ذکر است CFX  قابلیت حل مستقیم مسایل دوبعدی را ندارد و لازم است برای بعد سوم از شرط مرزی تقارن استفاده شود. استفاده از CFX   به خصوص در شبیه سازی تجهیرات دوار مانند پمپ های گریز از مرکز، توربین ها و کمپرسور های گریز از مرکز  بسیار مفید است.


آنچه در این شبیه سازی خواهید آموخت:

آشنایی با ساخت هندسه سه بعدی مدل فیزیکی

آشنایی با مبانی حاکم بر پدیده های فیزیکی

آشنایی با مبانی علم دینامیک سیال محاسباتی

آشنایی با پروسه و مراحل مختلف شبیه سازی با محوریت شبیه سازی سازه های هیدرولیکی

آشنایی با مدل های مختلف آشفتگی در نرم افزار های عددی و تعیین مدل آشفتگی کارا در زمینه شبیه سازی های هیدرولیکی

آشنایی با پروسه مش بندی و درک اهمیت بالای آن در دقت مدل عددی

نحوه ی اعمال شرایط مرزی شامل شرایط مرزی inlet, outlet, wall, opening, 

نحوه ی اعمال متغییر های مرتبط با مدل عددی شامل زمان شبیه سازی، نوع حلگر، 

نحوه ی اعمال متغییر های مرتبط با مدل عددی شامل زمان شبیه سازی، نوع حلگر، معیارهای همگرایی، حداقل و حداکثر تعداد تکرار حلقه ها و ...  

نحوه ی اعمال و فعال سازی گزینه مش تطبیقی

نحوه ی اعمال شرایط اولیه

نحوه ی تعریف عبارت های CFX Expression

نحوه ی استخراج نتایج به فرم کنتور، بردار، جدول، نمودار و ....


نظر بدهید

توجه: HTML ترجمه نمی شود!
    بد           خوب

Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcu.Lorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcuLorem ipsum dolor sit amet, consectetur adipiscing elit. Aliquam iaculis egestas laoreet. Etiam faucibus massa sed risus lacinia in vulputate dolor imperdiet. Curabitur pharetra, purus a commodo dignissim, sapien nulla tempus nisi, et varius nulla urna at arcu. 

شبیه سازی سرریز پلکانی با استفاده از مدل المان محدود ANSYS CFX

  • تولید کننده: مارکت کد
  • شناسنامه: MC1-1142
  • موجودی: در انبار
  • زبان برنامه نویسی: ANSYS
  • برنامه نویس: حمزه ابراهیم نژادیان
  • سریال برنامه: MC1-1142
  • فایل معرفی محصول: لینک
  • 75,000تومان

برچسب ها: سرریز پلکانی, شبیه سازی عددی, مدل آشفتگی, نرم افزار ANSYS CFX