سبد خرید شما خالی است!
مقدمه ای بر مدلسازی مغناطیس در نرم‌افزار Fluent
در ادامه مقالات آموزشی رشته مهندسی مکانیک گرایش سیالات در این مقاله آموزشی به کاربرد یکی از مهم ترین نرم افزار های مهندسی مکانیک یعنی نرم افزار Fluent می پردازیم که امیدواریم برای علاقه مندان و دانشجویان کارشناسی ارشد برای ارایه مقالات علمی و پژوهشی و ارایه پایان نامه های کارشناسی ارشد مفید واقع شود .
مگنتو هیدرودینامیک MHD (هیدرودینامیک مغناطیسی) به بر هم‌کنش میان میدان الکترومغناطیس و جریان سیال رسانا (الکتریکی) دلالت دارد . نرم‌افزار Fluent قادر است ، شبیه‌سازی رفتار سیال رسانا را تحت اثر میدان‌ّهای الکترومغناطیسی ثابت (DC) و نوسانی (AC) انجام دهد. ماژول MHD به عنوان یک ماژول افزودنی و با بهره‌گیری از قابلیت تعریف توابع توسط کاربر (UDF)، در نسخه‌های استاندارد نرم‌افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) ارائه شده است . مدل MHD ، با تمام دیدگاه‌ّ‌های شبیه‌سازی جریان‌های چند فازی موجود در نرم افزار Fluent ، یعنی مدل Sni فاز گسسته DPM ، روش حجم سیال (VOF) و روش‌ّهای ترکیبی اویلر سازگاری دارد .
در نرم افزار Fluent ، معادله القای مغناطیسی (۱) و معادله پتانسیل الکتریکی (۲) ، توسط معادلات انتقال UDS حل می‌شوند . توضیحات بیشتر در این رابطه ، در ادامه آورده شده است .
سایر پارامترهای مورد نیاز ، مانند داده‌های میدان مغناطیسی خارجی ، نیروی لورنتس ، گرمای ژول و ... به عنوان متغیرهای UDM ذخیره می‌شوند . اجرای مدل MHD نیز توسط کادر محاوره‌ای MHD Model و مجموعه‌ای از فرمان‌های TUI ، در نرم‌افزار Fluent انجام می‌شود .
همان‌طور که پیشتر ذکر شد ، ماژول MHD بایستی به عنوان یک ماژول اضافی بر روی نرم‌افزار Fluent ، بارگذاری ، فعال و نصب شود . به این منظور ، از رابط کاربری متنی (TUI) استفاده می‌شود . پس از فراخوانی یک مسأله در محیط نرم افزار Fluent ، فرمان زیر بایستی اجرا شود :
define <<<<<<<< models <<<<<< addon-module
در پاسخ به عبارت ظاهر شده ، عدد ۱ را وارد می‌کنیم تا بارگذاری ماژول MHD انجام شود . این ماژول شامل یک کتابخانه UDF و یک کتابخانه طرح پیش ساخته شده است . با تمام شدن نصب MHD ، می‌توان به کادر محاوره‌ای MHD Model از طریق مسیر Models ، MHD Model دسترسی پیدا کرد . از این کادر برای فعال یا غیر فعال کردن MHD ، انتخاب روش مدلسازی MHD اعمال میدان مغناطیسی خارجی ، اعمال شرایط مرزی و ... استفاده می‌شود .
همان‌طور که در شکل بالا مشاهده می‌شود ، دو روش القای مغناطیسی (Magnetic Induction) و پتانسیل الکتریکی (Electrical Potential) برای محاسبات MHD قابل انتخاب است. . کوپلینگ بین میدان جریان سیال و میدان مغناطیسی را می‌توان بر اساس دو اثر بنیادی بیان کرد : القای جریان الکتریکی به علت حرکت ماده رسانا در یک میدان مغناطیسی ؛ اثر نیروی لورنتس (Lorentz) در نتیجه بر هم‌کنش میدان مغناطیسی و جریان الکتریکی . در روش Magnetic Induction، معادله القای مغناطیسی از قانون اهم معادله مکسول به دست می‌آيد . معادله حاصله ، کوپلینگ بین میدان جریان و میدان مغناطیسی را فراهم می‌کند . در روش Electrical Potential، معادله پتانسیل الکتریکی حل می‌شود و بر اساس آن چگالی جریان با استفاده از قانون اهم به دست می‌آید .
برای اعمال میدان مغناطیسی خارجی به دامنه محاسباتی ، از برگه B0 External Field در کادر MHD Model، مطابق شکل زیر استفاده می‌شود .
دو انتخاب برای تنظیم ورودی B0 وجود دارد . اولین گزینه (Patch)، دامنه محاسباتی را به یک میدان DC یا AC وصل می‌کند . در دومین گزینه (Import)، فایل داده‌های مغناطیسی که قبلاً آماده شده است ، وارد نرم‌افزار Fluent می‌گردد . لازم به ذکر است که در صورت استفاده از گزینه Patch، میدان AC می‌تواند به صورت تابعی از زمان (مشخص شده توسط فرکانس) و مکان (مشخص شده توسط طول موج و ...) بیان شود .
شرایط مرزی مربوط به محاسبات MHD، در برگه Boundary Condition از کادر MHD Model تنظیم می‌شوند . برای ناحیه سلول‌های محاسباتی ، فقط ماده و خصوصیات مربوط به آن قابل تغییر است . مهمترین خواصی که ممکن است نیاز به تغییر داشته باشند ، نفوذ پذيري مغناطيسي و هدایت الکتریکی می‌باشد .
برای شرط مرزی دیواره‌ها ، گزینه‌های دیوار عایق ، دیوار رسانا ، دیوار کوپل و دیوار نازک قابل انتخاب می‌باشند .
در برگه Solution Control نیز تنظیمات برخی دیگر از پارامترها مطابق شکل زیر انجام می‌شود . برای مثال ، مقدار دهی اولیه مدل MHD با استفاده از Initialize MHD انجام می‌شود . همچنین ، می‌توان محاسبات مربوط به نیروی لورنتس و گرمای ژول را فعال یا غیر فعال نمود .
سلام وقت بخیر من میخوام جدا سازی مذاب آهن ( به عنوان ناخالصی) از مذاب آلومینیوم رو با استفاده از میدان مغناطیسی شبیه سازی کنم میشه یکم برای تنطیمات این مدول برای کیس من راهنمایی بفرمایید. مثلا چطور میشه میدان مغناطیسی رو فقط در محدوده خاص از هندسه اعمال کرد؟
