قابلیت های نرم افزار FLUENT

 نرم افزار فلوئنت چیست ؟ 

مقدمه :

نرم افزار فلوئنت (FLUENT)، نرم‌افزار قدرتمندی است که با استفاده از روش حجم محدود ، مسائل دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) را مدلسازی و شبیه‌سازی می‌کند . CFD عبارت است از تحلیل سیستم‌های شامل جریان سیال ، انتقال جرم ، انتقال حرارت و پدیده‌های همراه نظیر واکنش‌های شیمیایی ، بر اساس تکنیک محاسبات عددی . به عبارت دیگر ، در دیدگاه CFD‌ معادلات بقاء جرم ،  انرژی و مومنتوم به همراه معادلات پیوستگی و فشار و ترم‌های چشمه مختص به هر یک از تکنیک‌های قدرتمند محاسباتی حل می‌شوند. برخی از کاربردهای CFD عبارتند از:

• هوافضا : آیرودینامیک هواپیما و فضاپیما .
• مهندسی مکانیک : جریان سیال در پمپ‌ها و کمپرسورها و احتراق در انواع بویلرها و توربین‌ها .
• مهندسی فرآیند : اختلاط در مخازن مختلف ، جداسازی در سیکلون‌ها و جریان‌های چندفازی در بسترهای سیالی و راکتورهای گازسازی .
• مهندسی محیط زیست :‌ توزیع آلودگی . 
• هواشناسی : پیش‌بینی وضعیت آب و هوا . 
• مهندسی برق و الکترونیک : خنک‌کاری سیستم‌های الکتریکی .
• مهندسی دریا : بارهای روی ساختمانهای ساحلی
• مهندسی پزشکی : جریان خون عبوری از سرخرگها و سیاهرگها 

لازم به ذکر است که تکنیک CFD در طراحی سیستم‌های سیالاتی چند مزیت منحصر به فرد نسبت به روش‌های تجربی دارد:

• کاهش شدید زمان و هزینه طرح‌های جدید
• توانایی مطالعه سیستم‌هایی که انجام آزمایشات کنترل شده بر روی آنها مشکل یا غیر ممکن است
• توانایی مطالعه سیستم‌های خطرناک و دور از حالت طبیعی نظیر سیستم‌های ایمنی
•  در اختیار گذاشتن اطلاعات جزئی فراگیر
   

ویژگیهای  نرم افزار فلوئنت :

حق مالکیت نرم‌افزار فلوئنت هم اکنون در اختیار شرکت ANSYS می‌باشد و جزء نرم‌افزار‌های تجاری محسوب می‌شود . نرم افزار فلوئنت قابلیت مدلسازی جریان ( آرام یا آشفته ، تراکم‌پذیر یا تراکم‌ناپذیر , لزج یا غیر لزج ، پایا  یا گذرا ، مادون صوت  یا مافوق صوت ) ، شبیه‌سازی انواع مکانیز‌م‌ّهای انتقال حرارت (رسانایی ، جابجایی آزاد ، جابجایی اجباری ، تابشی)، مدلسازی انواع واکنش‌های شیمیایی و فرآیندهای احتراقی را دارد . از دیگر توانایی‌های نرم افزار Fluent می‌توان به قابلیت مدل‌کردن برهم‌کنش سازه و سیال  (FSI)،  شبیه‌سازی مسائل مغناطیسی ، تحلیل جریان‌های دوفازی و چندفازی (مانند جوشش ، میعان ، کاویتاسیون و...)، مدلسازی مسائل مربوط به توربوماشین‌ها (پمپ ، توربین ، کمپرسور ، فن) ، امکان بررسی سیالات نیوتونی و غیر نیوتونی، مدلسازی جریان درون محیط‌های متخلخل و امکان بهره‌گیری از مش‌های‌ متحرک اشاره نمود .

نرم افزارفلوئنت در حوزه توربولانس ،‌ قابلیت شبیه‌سازی جریان با دید‌گاه‌های RANS و LES را که برای مدلسازی جریان آشفته استفاده می‌شوند ، دارا می‌باشد . از جمله مدل‌های آشفتگی موجود در نرم افزار Fluent می‌توان به مدل‌های k-epsilon، k-omega، k-omega (SST)، Spalart-Allmaras، RSM، DES و SAS اشاره نمود .  در مبحث آکوستیک ،  نرم افزار فلوئنت می‌تواند صدای منتج از نوسانات فشار ناپایا را از چندین روش محاسبه نماید ؛ به عنوان مثال  نتایج رویکرد LES برای فشار سطحی می‌تواند با استفاده از ابزار FFT  به طیف فرکانسی تبدیل شود . در زمینه تشعشع ، چندین مدل مختلف مانند P1 و DO  انواع مدلهایRosseland  در دسترس می‌باشد .  نرم افزار Fluent در حوزه مدل‌سازی واکنش شیمیایی ، مدل‌های احتراقی همچون  EDC، PDF و flamelet  را در اختیار دارد .‌ همچنین ، مدل‌های مخصوصی جهت پیش‌بینی تشکیل اکسیدهای گوگرد (SOx) و نیتروژن (NOx ) در دسترس می‌باشد . علاوه بر امکانات پیش‌فرض پیش‌بینی شده در  نرم افزار فلوئنت ، این اجازه به کاربران داده شده است که با استفاده از  تابع تعریف شده توسط کاربر (UDF)، به سفارشی‌سازی برنامه‌های موجود بپردازند و بنا بر نیازهای خود ، شرایط مرزی و مدل‌های جدیدی را به نرم‌ افزار فلوینت اضافه نمایند .

مش ورودی به فلوئنت می‌تواند گستره وسیعی از المان‌ها را شامل شود؛ به طوری که برای شبیه‌سازی‌های دوبعدی، المان‌های چهارضلعی و مثلثی و برای شبیه‌سازی‌های سه‌بعدی ، المان‌های شش‌وجهی ، چهاروجهی ، چندوجهی ، هرمی  و منشوری  قابل معرفی به نرم‌افزار Fluent می‌باشند. همچنین ، به لطف برنامه‌نویسی پیشرفته انجام شده در نرم افزار Fluent (نوشته شده توسط زبان C) ، می‌توان جواب‌های دقیق و قابل اطمینانی را حتی با ترکیب انواع المان‌های مذکور به دست آورد .

قابلیت‌ پردازش موازی پیشرفته ، در دسترس بر روی سیستم عامل‌های ویندوز ، لینوکس و یونیکس را می‌توان  برای اجرای شبیه‌سازی در پردازنده‌های چند هسته‌ای مورد استفاده قرار داد . فلوئنت می‌تواند محاسبات پردازش موازی را به منظور دستیابی به بیشترین سرعت و راندمان ، بر روی شبکه‌هایی با میلیون‌ها و یا حتی میلیاردها سلول محاسباتی انجام دهد .

تمام ویژگی‌های ذکر شده سبب شده است که امروزه نه تنها طیف وسیعی از صنعتگران، نرم‌افزار Fluent را به عنوان بخشی جدایی‌ناپذیر از فرآیند طراحی و بهینه سازی محصول خود مورد استفاده قرار دهند؛ بلکه جوامع دانشگاهی و پژوهشگران در سراسر دنیا نیز از مزایای این نرم افزار فلوئنت بهره‌مند گردند.

برای مطالعه مقالات آموزشی دیگر می توانید با کلیک بر روی عنوان های زیر به مقالات مربوطه هدایت شوید :

آشنایی با نرم افزار Autodyn

آشنایی و راهنمای نصب نرم افزار Matlab

آشنایی با مفهوم بالستیک

آموزش نصب نرم افزار CFX