آشنایی با نرم افزار CFX

آشنایی با نرم افزار CFX

در مقاله ای آموزشی تحت عنوان آموزش نصب نرم افزار CFX نسخه 18 به آموزش نصب نرم افزار CFX به صورت کامل پرداخته شد و ذکر گردید که نرم افزار CFX از مهم ترین و پرکاربردترین نرم افزار های مهندسی مورد استفاده در مقطع کارشناسی ارشد می باشد که بسیاری از دانشجویان و فارغ التحصیلان رشته مهندسی مکانیک با استفاده از نرم افزار CFX به ارایه مقاله های علمی و پژوهشی , پایان نامه کارشناسی ارشد و پروژهای صنعتی می پردازند .

شناخت سیالات و آگاهی از رفتار آنها ، بر کیفیت زندگی انسانها تأثیر مستقیم دارد . بسیاری از تجهیزاتی که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند ، به طور مستقیم یا غیر مستقیم با پدیده‌های سیالاتی در ارتباط‌ هستند . جریان سیال حول خودروها ، هواپیماها و کشتی‌ها ، سیستم گردش خون ، طراحی توربین‌ّها ، کمپرسورها و پمپ‌ها و بسیاری مسائل دیگر از جمله مواردی هستند که دانش مکانیک سیالات در آنها نقش اساسی دارد . در پدیده‌های واقعی ، معادلات و قوانین تشریح‌کننده رفتار سیال (معادلات پیوستگی ، مومنتوم ، بقای انرژي و ...) به صورت جفت شده (کوپل) در می‌آیند و بدون بهره‌گیری از رایانه‌ها ، محاسبات و تحلیل آن پدیده‌ّها به امری بسیار پیچیده و گاه غیر ممکن بدل می‌شود .

استفاده از روش‌های عددی راه‌حل مناسبی جهت آگاهی از رفتار پیچیده سیالات می‌باشد . در  سالیان اخیر تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی CFD ، توانسته است که به بسیاری از نیازهای جوامع صنعتی و دانشگاهی در حوزه مدلسازی رفتار سیالات پاسخ دهد . در میان نرم‌افزارهای متنوع حوزه CFD، نرم‌افزار CFX یکی از قدیمی­ترین و در عین حال توانمندترین نرم‌افزارهای این حوزه بوده که نسخه ابتدایی آن در سال 1996 منتشر شده است . بعدها با پیشرفت تکنولوژی برنامه‌نویسی ، نرم‌ افزار CFX توانست شبیه‌سازی‌هایی را نیز بر روی شبکه‌های بی‌سازمان انجام دهد .

اولین هدف طراحی نرم‌ افزار CFX ، انجام شبیه‌سازی­های مربوط به فیزیک هسته‌ای بود . نرم افزار CFX که اکنون در خانواده نرم‌افزارهای یکپارچه انسیس (Ansys) جای گرفته است با استفاده از روش حجم محدود و میان‌یابی المان محدود ، قادر است با توانمندی بالا و کاربری آسان ، بسیاری از شبیه‌سازی‌های پیچیده را انجام دهد . نرم افزار CFX به دلیل قابلیت ذخیره‌سازی مقادیر در نقاط شبکه و استفاده از حل­گر کوپل ، نسبت به نرم افزار فلوئنت (Fluent) به حافظه موقت بالاتری ، جهت انجام مدلسازی نیازمند است . البته نرم‌ افزار CFX همگرایی مناسبتری را به دلیل استفاده از روش حل کوپل شبه گذرا , نسبت به نرم افزار فلوئنت نتیجه خواهد داد . همچنین ، نرم‌افزار CFX از مدل‌های آشفتگی بیشتر و گسترده‌تری برخوردار است .

نرم‌افزارCFX  همانند سایر نرم‌افزارهای دینامیک سیالات محاسباتی ، قابلیت ماکرونویسی را داشته که با استفاده از آن می­توان شرایط مرزی و اولیه مختلفی را به نرم‌افزار اعمال کرد. امکان استخراج خروجی‌های گرافیکی­تر و فیلم‌های شبیه‌سازی با کیفیت بالاتر یکی دیگر از امکانات برجسته نرم افزار CFX می‌باشد. از جمله ویژگی‌های کلیدی این نرم‌افزار می‌توان به قابلیت تحلیل مسائل چندفازی ، اندرکنش سازه سیال FSI , مدلهای جریان آشفته ، توربوماشین ، انتقال حرارت ، بررسی جریان‌های لزج و غیر لزج ، تحلیل­های نانوسیال و ... اشاره کرد . سرعت ، دقت وکارآیی نرم‌ افزار CFX در شبیه‌سازی مسائل مربوط به تجهیزات دوار و توربوماشین‌ها (پمپ ، کمپرسور ، فن ، توربین‌های گازی و هیرولیکی)، در مقایسه با سایر نرم‌افزارهای مشابه مانند Fleunt ، بیشتر می‌باشد . با این وجود ، در مسائلی که فیزیک خاصی دارند ، مانند مسائل حوزه واکنش و مرز دینامیک ، نسبت به نرم‌ افزار فلوئنت از قدرت کمتری برخوردار است .

لازم به ذکر است که به دلیل تجاری بودن نرم‌افزار انسیس ، CFX و Fluent غالباً توسط متخصصان صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند . در برخی اخبار مرتبط ، خبرهایی مبنی بر ادغام دو نرم‌افزار CFX و Fluent شنیده شده که البته تاکنون به وقوع نپیوسته است . در حال حاضر آخرین نسخه منتشر شده نرم‌افزار CFX نسخه 18.1 انسیس بوده که تمرکز آن بر افزایش دقت و سرعت محاسبات است . زبان عبارت CFX , CEL و زبان فرمان CFX , CCL، پایه و اساس انعطاف‌پذیری و محیط  نرم‌افزار  CFX‌ را تشکیل می‌دهند .

 نرم افزار CFX به سه بخش CFX-Pre، CFX-Solver و CFD-POST تقسیم‌بندی شده است ؛ که به ترتیب ، به منظور فراخوانی شبکه‌بندی و اعمال تنظیمات و شرایط حل ، انجام فرآیند حل و استخراج نتایج حل (پس پردازش) مورد استفاده قرار می‌گیرند .

در حین فرآیند تولید مدل ،‌ اجرای حلگر CFX و تحلیل نتایج ، فایل‌های متنوعی با پسوندهای مختلف به وجود می‌آیند . فلوچارت زیر این مطلب را نشان می‌دهد .