تارهای نانولوله کربنی به علت دارا بودن خواص منحصر به فرد گرمایی، قادرند امواج صوت و فراصوتی را در محدوده وسیع فرکانسی (1 تا 100.000 هرتز) تولید کنند. در این پژوهش به بررسی و شبیه سازی رفتار این تارها، با استفاده از نرم افزار FLUENT ( فلوینت ) می‌پردازیم. برای درک کامل پدیده نیاز است معادلات حاکم که معادلات 3 بعدی هستند حل شوند. صفحات تارهای نانوله‌های کربنی دارای ضخامت 20 میکرون می‌باشند که به هنگام عبور جریان الکتریکی متناوب از آنها، به خاطر خاصیت اهمی در آنها گرمای متناوب ایجاد می‌شود. شبیه‌سازی پدیده در این پژوهش شامل دو قسمت است. ابتدا با حل معادله انرژی اثر تارهای کربنی را در تولید انرژی و تحویل دادن آن به محیط بررسی می‌کنیم. در این قسمت نشان داده می‌شود که تارهای کربنی به دلیل ظرفیت گرمایی واحد سطح بسیار کوچک تقریبا مواد ایده‌آلی برای تولید صوت ترموآکوستیکی هستند و می‌توانند تا فرکانس‌های بسیار بالای 1 مگاهرتز به خوبی از عهده این کار برآیند. سپس با حل معادلات حاکم در 3 بعد به بررسی چگونگی ایجاد موج آکوستیکی توسط گرمای متناوب تولید شده توسط این تارها در سیال های گوناگون، در نرم افزار FLUENT می‌پردازیم. با حل عددی 3 بعدی مساله کانتورهای فشار برای نواحی مختلف را بدست آورده و پدیده تداخل امواج را در نزدیکی این نوع مولدهای صوتی بررسی می‌کنیم. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که تنها پدیده ترموآکوستیک میتواند موج صوتی به قدرت مولدهای دیگر تولید کند و تارهای کربنی تنها با سرد و گرم شدن و بدون هیچ ارتعاشی این کار را انجام میدهند. بررسی کانتورهای فشار نشان می‌دهد پدیده تداخل امواج در نزدیکی این تارها میدان فشار را به شدت تحت تاثیر قرار داده و موجب ایجاد نواحی با فشار زیاد (تداخل سازنده) و کم(تداخل مخرب) می‌شود. همچنین کانتور دما در شبیه‌سازی نیز نشان می‌دهد که تنها یک لایه نازک در اطراف تارهای کربنی تغییر دما می‌دهد که این تغییر دما به نوبه خود و با توجه به معادلات حاکم سبب تغییر فشار پریودیک می‌شود.

الزامات:

۱- آشنایی اولیه با مفاهیم  CFD

۲- آشنایی با روش های گسسته‌سازی زمانی و مکانی معادلات

۳- آشنایی با UDF نویسی در نرم‌افزار FLUENT ( فلوینت ) 

۴- آشنایی با مفاهیم صوت، ترموآکوستیک و تولید صوت با استفاده از گرما

۵- آشنایی اولیه با نحوه کار در نرم افزار Tecplot

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

- آشنایی با نرم افزار Fluent

- آموزش نصب نرم افزار Fluent