چكيده

این خودآموز شبیه‌سازی انتقال حرارت و جریان سه‌بعدی آشفته را در یک زانویی مخلوط‌کننده نشان می‌دهد. زانویی مخلوط‌کننده در سیستم‌های لوله‌کشی نیروگاه‌ها و صنایع فرآوری استفاده می‌شود. پیش‌بینی میدان جریان و دما در محل اختلاط سیال‌ها به‌منظور طراحی صحیح زانویی اهمیت دارد.

این مسئله در خودآموز ۱ از این مجموعه با نام «راهنمای استفاده از فلوئنت در محیط ورک‌بنچ با حل جریان سیال و انتقال حرارت در یک زانویی مخلوط‌کننده» هم حل شده است. در آن خودآموز تمام مراحل حل مسئله که شامل تولید هندسه، تولید مش، حل جریان و پس‌پردازش می‌شود، در محیط ورک‌بنچ و با استفاده از نرم‌افزارهای دیزاین‌مادلر (DesignModeler)، انسیس مشینگ (Ansys Meshing)، فلوئنت و CFD-Post انجام شد. در این خودآموز حل و پس‌پردازش (Postprocessing) مسئله زانویی تماما در محیط فلوئنت و با استفاده از مش آماده انجام خواهد شد. برخی فعالیت‌های جدید مانند تعیین شرط همگرایی، اداپشن (Adaption) مش، بررسی توازن جرم در حل، ایجاد خط جدید در دامنه حل، رسم، ذخیره و مقایسه پروفیل‌های یک کمیت، تعریف تابع برای یک کمیت جدید و … در این خودآموز انجام خواهد شد. همچنین در این خودآموز ابعاد هندسه برحسب اینچ ولی خواص سیال و شرایط مرزی در دستگاه SI است، درحالی‌که در خودآموز ۱ تمامی واحدها در دستگاه SI بودند.

این خودآموز به شما یاد می‌دهد که چگونه:

♦ فلوئنت را باز کنید،

♦ یک مش موجود را وارد فلوئنت کنید،

♦ از واحدهای مخلوط برای تعریف هندسه و خواص سیال استفاده کنید،

♦ تنظیمات خواص مواد و شرایط مرزی را برای یک مسئله انتقال حرارت همرفت اجباری آشفته انجام دهید،

♦ یک گزارش سطحی (Surface Report) تعریف و از آن به‌عنوان معیار همگرایی استفاده کنید،

♦ حل را با استفاده از حل‌گر فشار-مبنا (Pressure-based Solver) انجام دهید،

♦ از ابزار پس‌پردازش موجود در فلوئنت برای نمایش میدان جریان و دما استفاده کنید،

♦ برای پیش‌بینی بهتر میدان دما، اداپشن مش را بر اساس گرادیان دما انجام دهید.

واژه‌های کلیدی

زانویی مخلوط‌کننده، فلوئنت، انتقال حرارت همرفت، جریان آشفته، اداپشن مش، شرط همگرایی، تعریف تابع جدید

پیش‌نیازها

در این خودآموز فرض می‌شود که تجربی قبلی شما در زمینه فلوئنت صفر یا بسیار اندک است. بنابراین تمام مراحل به‌صورت کامل و جزئی شرح داده خواهد شد.

شرح مسئله

در شكل زیر شکل شماتیک مسئله‌ای که قرار است در این خودآموز شبیه‌سازی شود، نشان داده شده است. جریان سرد در دمای ۲۰ درجه سانتی‌گراد وارد مجرای اصلی و سپس با یک جریان گرم‌تر در دمای ۴۰ درجه سانتی‌گراد مخلوط می‌شود. ابعاد هندسه برحسب اینچ ولی خواص سیال و شرایط مرزی در دستگاه SI است. عدد رینولدز جریان در ورودی بزرگ ۵۰۸۰۰ و بنابراین لازم است از مدل آشفتگی استفاده شود. ازآنجاکه هندسه زانویی متقارن است، کافی است تنها نصف آن مدل شود.