معرفی نرم افزار FLUENT:
مکانیزم عملکردی نرم افزار فلوئنت به این صورت بوده که با تبدیل معادلات دیفرانسیل پاره‌ای حاکم بر سیالات به معادلات جبری امکان حل عددی این معادلات فراهم می‌کند. با تقسیم ناحیه مورد نظر برای تحلیل به المان‌های کوچکتر و اعمال شرایط مرزی برای گره‌های مرزی و تقریب‌های مورد نیاز یک دستگاه معادلات خطی بدست می‌آید که با حل این دستگاه معادلات جبری، میدان سرعت، فشار و دما در ناحیه مورد نظر بدست می‌آید.
با استفاده از نتایج بدست آمده از حل معادلات میتوان برآیند نیروهای وارد بر سطوح، ضرایب برا و پسا و ضریب انتقال حرارت را محاسبه نمود. در نرم افزار فلوئنت از روش ها و الگوریتم های مختلفی جهت رسیدن به جواب استفاده می شود، ولی در تمامی موارد، دامنه مساله به تعداد زیادی اجزا کوچک تقسیم شده و برای هر یک از این اجزا مساله حل می شود. در ادامه مقاله معرفی نرم افزار fluent در مورد روش های عددی مورد استفاده در این نرم افزار بحث خواهیم کرد.
روش‌های عددی مورد استفاده در نرم افزار فلوئنت
در اکثر نرم افزارهای عددی به طور کلی از سه روش برای حل مسائل مختلف استفاده می شود. نرم افزار فلوئنت نیز از این قاعده مستثتی نمی باشد. این روش ها به طور کلی به سه روش ذیل تقسیم می شوند.
روش المان‌های محدود
روش حجم محدود
روش تفاضلات محدود
در میان این روش‌ها روش حجم محدود دارای کاربرد بیشتری بخصوص در مدل سازی جریان‌های تراکم ناپذیر می‌باشد. بیشتر نرم افزارهای تجاری در زمینه شبیه سازی عددی نظیر fluent و cfx( برای معرفی نرم افزار سی اف ایکس می توانید مقاله انجام پروژه cfx را مطالعه نمایید) نیز بر مبنای این روش بسط و توسعه یافته اند.
در ادامه مقاله معرفی مفصل تری بر معرفی نرم افزار fluent خواهیم داشت. قدرت نرم افزار فلوئنت بر همه کسانی که با این نرم افزار کار کرده اند بسیار هویداست.
نرم‌افزار فلوئنت (FLUENT) ، اوج هنر برنامه نویسی برای مدل کردن جریان سیال و انتقال حرارت در هندسه های پیچیده می‌باشد. این نرم‌افزار امکان تغییر شبکه، به صورت کامل و تحلیل جریان با شبکه های غیرساخت‌یافته برای هندسه‌های پیچیده را فراهم می‌سازد. نرم افزار فلوئنت (FLUENT) در حال حاضر پر کاربرد ترین نرم افزار در کشور ما در زمینه شبیه سازی مکانیک سیالات و انتقال حرارت هست که در طیف وسیعی از رشته ها مثل مکانیک، هوافضا، مهندسی شیمی، عمران آب و غیره استفاده می شود.
این برنامه قابلیت های زیادی دارد و طیف وسیعی از مسائل سیالاتی و انتقال حرارتی رو پوشش می دهد. استفاده موفقیت آمیز از این نرم افزار نیاز به دانش کافی از مکانیک سیالات دارد.
در معرفی fluent می توان گفت که این نرم افزار یکی از نرم افزارهای صنعتی مشهور می باشد که دارای قابلیت های فراوانی در تحلیل سیالات است. این نرم افزار قابلیت مدل سازی جریان های دو و سه بعدی را دارا می باشد. برای استفاده از ورژن های قدیمی این نرم افزار، ابتدا توسط یک نرم افزار کمکی مانند Gambit یا نرم افزارهای CAD، هندسه جریان مشخص شده و سپس وعمل مش بندی انجام می شود. در ورژن های جدید این نرم افزار که تحت مجموعه نرم افزار انسیس منتشر می شود نیازی به نرم افزار های کمکی شبکه بندی وجود ندارد.
معرفی دیگر قابلیت های نرم افزار فلوئنت
در ادامه مقاله معرفی فلوئنت می توان چنین عنوان کرد که این نرم افزار قابلیت انجام محاسبات با دقت معمولی و دقت مضاعف را دارد و کاربر می تواند هر کدام را بر اساس نیاز خود انتخاب نماید. نرم افزار فلوئنت بر پایه روش حجم محدود بنا شده است. قابلیت های فراوانی نظیر مدل سازی جریان های دائم و غیر دائم، جریان لزج و غیر لزج، احتراق، جریان مغشوش، حرکت ذرات جامد و قطرات مایع در یک فاز پیوسته و ده ها قابلیت دیگر، فلوئنت (FLUENT) را به یک نرم افزار بسیار قوی و مشهور تبدیل نموده است.
مقایسه بحث تئوری و عملی در نرم افزار فلوئنت
معرفی فلوئنت در بخش تئوری، عملی و اعتبار ستجی را می توان به این صورت بیان کرد که آزمایشات عملی و محاسبات تئوری، دو روش اصلی و مشخص برای پیش بینی میزان انتقال حرارت و چگونگی جریان سیال در کاربردهای مختلف صنعتی و تحقیقاتی می باشند.
در اندازه گیری های تجربی به دلیل هزینه های زیاد ترجیح داده می شود که آزمایش ها بر روی مدلی با مقیاس کوچکتر از نسخه اصلی انجام پذیرد. حذف پیچیدگی ها و ساده سازی آزمایش ها، خطای دستگاه های اندازه گیری و بعضی موانع در راه اندازه گیری از جمله مشکلاتی هستند که روش های عملی با آنها رو به رو هستند و کارآیی این حالت ها را در بعضی موارد، مورد سوال قرار می دهند.
مهمترین امتیاز محاسبات تئوری در مقایسه با آزمایش های تجربی، هزینه کم آن است. گرچه در بسیاری موارد ترجیح داده می شود با استفاده از روش های محاسباتی، آنالیز جریان و انتقال حرارت صورت گیرد ولی تایید تحلیل های عددی نیاز به مقایسه با نتایج آزمایشگاهی و یا نتایج تایید شده دیگری دارد.
معرفی فلوئنت
پروژه های تجربی و عملی در میان محققین، انجام پروژه های تجربی ارزش بسیاری دارد و اگر بتوان آزمایش مطلوبی انجام داد، تحلیل های زیادی را بر محور آنها می توان گسترش داد و اطلاعات فراوانی بدست آورد. در هر صورت با دسترسی به دستگاه های محاسبه گر و رایانه های قوی، امروزه در بسیاری از موارد آنالیز سیالات و انتقال حرارت با روش های عددی اجرا می شود.
هرچه پدیده مورد بررسی پیچیدگی بیشتری داشته باشد، روش های عددی اهمیت بیشتری پیدا می کنند. علاوه بر سرعت بیشتر محاسبات عددی، می توان با این روش ها اطلاعات کامل با جزئیات بیشتر، از قبیل تغییرات سرعت، فشار، درجه حرارت و غیره را در سراسر حوزه مورد نظر به دست آورد.
در مقابل، اغلب اوقات، شبیه سازی آزمایشگاهی جهت بدست آوردن این گونه اطلاعات مشکل و مستلزم صرف زمان زیاد بوده و در بعضی شرایط غیر ممکن است. در اکثر مسایل مربوط به مکانیک سیالات، به دلیل پیچیدگی معادلات مربوطه، استفاده از حل تحلیلی امکان پذیر نمی باشد.
معرفی فلوئنت در بخش انتقال حرارت
فلوئنت (FLUENT) یک نرم افزار چند منظوره برای مدل سازی جریان سیال، انتقال حرارت و واکنش شیمیایی نوشته شده است. با توجه به محیط مناسب نرم افزار فلوئنت جهت تعریف مساله و شرایط های پیچیده، تعریف شرایط مرزی گوناگون و حل مسایل پیچیده به آسانی توسط این نرم افزار قابل انجام می باشد.
فلوئنت (FLUENT) برای تحلیل مسایل خاص، روش های شبیه سازی کامپیوتری متفاوتی را به کار می برد. همچنین در این نرم افزار برای تعریف مساله، محاسبه و دیدن نتایج، منوهای مختلفی درنظر گرفته شده است. وقتی نیاز باشد فلوئنت (FLUENT) می تواند مدل مورد نظر را از دیگر نرم افزارهای تولید مدل نظیر Catia و SolidWorks که با آنها سازگاری دارد وارد کند.
معرفی فلوئنت در بخش شبکه بندی
نرم افزار فلوئنت امکان تغییر مش بندی به صورت کامل و تحلیل جریان با مش بندی های پیچیده را فراهم می سازد. نوع مش های قابل تولید و دریافت توسط این نرم افزار شامل مش های با المان های مثلثی و چهار ضلعی (برای هندسه های دو بعدی) و چهار وجهی، شش وجهی، هرمی یا گوه ای (برای هندسه های سه بعدی) می باشد.
همچنین فلوئنت (FLUENT) به کاربر اجازه ایجاد تغییر در شبکه بندی (مثلا ریزکردن یا درشت کردن شبکه بندی در مرز و مکان های لازم در هندسه) را می دهد. این نرم افزار قابلیتی را در اختیار کاربر قرار می دهد که در نواحی که دارای گرادیان های بزرگ (مثل لایه مرزی و…) باشند، مش دقیقتری را ایجاد کند. این قابلیت ها مدت زمان تحلیل را به طور قابل ملاحظه ای کاهش می دهد.
معرفی نرم افزار fluent را بدین صورت میتوان ادامه داد که این نرم افزار با زبان برنامه نویسی C نوشته شده است و از تمامی توان و قابلیت انعطاف این زبان بهره می برد. در نتیجه این نرم افزار با استفاده از ساختار مناسب داده ها و اطلاعات، کنترل انعطاف پذیر محاسبات را ممکن می سازد.
نرم افزار فلوئنت هم اکنون تحت نظر نرم افزار ANSYS ارائه می گردد و با محیط های مختلف آن ارتباط دو سویه دارد. از این قابلیت می توان برای تحلیل مسائل FSI استفاده نمود.
لینک های مرتبط :
