پروژه مدل‌سازی عددی سه‌بعدی اثر اریفیس‌های بیضوی با استفاده از نرم افزار OpenFOAM

در این پروژه شبیه‌سازی عددی تزریق جت مایع بیضوی در هوای ساکن از طریق‌ دهانه‌های بیضوی با نسبت منظری متفاوت برای بازه اعداد وبر متفاوت در رژیم جریان ریلی صورت گرفته است. برای انجام شبیه‌سازی‌های جت که ناپایا می‌باشند، از حلگرهای موجود در نرم افزار متن باز OpenFOAM ( اپن فوم ) که روش شبیه‌سازی جریان چندفازی در آن‌ها بر پایه استفاده از روش مدل‌سازی چندفازی حجم سیال هستند، استفاده شده است. ضمنا برای مدل کردن پدیده‌ی تغییر محور و یافتن طول شکست مناسب برای هر نوع دهانه، از روش اصلاح دینامیک مش استفاده شده است. برای مدل کردن اثرات آشفتگی نیز از مدل شبیه‌سازی ادی‌های بزرگ استفاده شده است ( با کمک استفاده از توابع تعریف شده برای حلگرهای مشابه). به طور خلاصه می‌توان گفت که با افزایش عدد وبر از 20 تا نزدیکی 300 ، شاهد افزایش طول شکست جت هستیم. از طرف دیگر هر چه میزان بیضویت دهانه ورودی را افزایش دهیم، شاهد کاهش طول شکست جت خواهیم بود. ضمنا علاوه بر جت‌های بیضوی، شبیه‌سازی جت دایروی به همراه اعمال اغتشاشات خارجی اولیه متقارن نیز در این پروژه صورت گرفته است که منجر به کاهش طول شکست جت دایروی گردیده است. در این جریان‌ها هرچه دامنه اغتشاشات ورودی بیشتر شود، طول شکست کاهش پیدا خواهد کرد. ضمنا با توجه به نوسانی بودن این اغتشاشات، موثرترین طول موج اغتشاشی بر روی طول شکست جت نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نهایتا با ترکیب مسائل اول و دوم اقدام به شبیه‌سازی جت بیضوی به همراه اعمال اغتشاشات اولیه متقارن به آن کرده‌ایم. در این حالت نیز شاهد کاهش طول شکست جت بیضوی به ازای افزایش دامنه اغتشاش هستیم.


آنچه در این مستند خواهید آموخت:

1- نحوه گسسته‌سازی معادلات ناویر-استوکس به روش حجم محدود

2- آشنایی با روش VOF برای شبیه‌سازی جریان چندفازی 

3- نحوه نوشتن معادلات ناویر- استوکس در نرم افزار OpenFOAM ( اپن فوم )

4- آشنایی با الگوریتم PISO استفاده شده در OpenFOAM

5- نحوه اعمال شرط مرزی ورودی غیر یکنواخت و متغیر

6- استفاده از روش اصلاح دینامیک شبکه برای نواحی مهم حل

7- آشنایی مقدماتی برای کار با نرم‌افزار OpenFOAM

8- آشنایی مقدماتی برای کار با نرم‌افزار paraView


نکات و الزامات:

1- آشنایی با مفاهیم اولیه CFD

2- آشنایی با کدنویسی به زبان ++C

3- آشنایی با مفاهیم جریان‌های چندفازی

4- آشنایی با نحوه کار در نرم‌افزار paraview