U P G R E E N G R A D E

بلاگ

معرفی نرم افزار Autodesk CFD و معرفی شرایط مرزی

نویسنده: Navid Ahmadi   |   دسته بندی: نرم افزارهای شبیه سازی انرژی   |   تاریخ انتشار: 1399/2/6

دینامیک محاسباتی سیالات

دینامیک محاسباتی سیالات (CFD) یک تکنیک شبیه سازی می باشد که جریان سیالات و انتقال حرارت را با استفاده از مدل های ریاضی شبیه سازی می کند. برای این منظور نرم افزارهای متعددی در بازار وجود دارند که گاها پیچیده می باشند و یادگیری آنها برای کاربران پیچیده می باشد.

معرفی نرم افزار Autodesk CFD

اتودسک سیمولیشن سی اف دی برای شبیه سازی دینامیک محاسباتی سیالات یا سی اف دی و به منظور کمک به مهندسین در زمینه‌های مختلف صنعتی مرتبط با سیالات، انتقال حرارت و انتقال مواد به کمک سیال، طراحی شده استاین نرم افزار با فراهم نمودن ابزارهای دقیق و قابل انعطاف شبیه سازی جریان سیالات و جریان های حرارتی می تواند کمک به سزایی جهت پیش بینی رفتار حقیقی و عملکرد محصول و همچنین اعمال بهینه سازی ها جهت به حداقل رساندن هزینه ها، قبل از تولید نهایی محصول باشدAutodesk Simulation CFD امکاناتی را جهت بررسی و درک آسان تر مدل ها و مقایسه بهتر طرح های پیشنهادی فراهم می کند تا مهندسین قادر به گرفتن تصمیم های بهتری در فرآیند تولید و توسعه محصول باشند. 


قابلیت های نرم افزار

این نرم افزار قابلیت اتصال با سایر نرم افزارهای سه بعدی را دارد و به کاربر اجازه می دهد که مدل های طراحی شده ی خود را در نرم افزارهای CAD مورد بررسی قرار دهد. همچنین این اتصال به کاربر این اجازه را می دهد که کاربر در صورت ایجاد تغییر در مدل، سریعا نتایج این تغییرات را در نرم افزار مشاهده کند. 

این نرم افزار قابلیت استفاده در تمامی مراحل طراحی را دارد:

  • در مرحله ی طراحی ایده، از اتودسک CFD میتوان برای تست کردن ایده ها و بررسی نحوه ی رفتار مدل در دنیای واقعی، استفاده کرد. 
  • در مرحله ی توسعه، از اتودسک CFD می توان برای مطالعه ی تاثیرات تغییرهای ایجاد شده در مدل استفاده کرد و در نهایت طرحی را ارائه کرد که عملکرد مورد نظر را دارد. 
  • در مرحله ی بازاریابی نیز، از این نرم افزار برای ایجاد تصاویر دو بعدی و سه بعدی و ویدئوهایی که بیانگر ویژگی های شاخص طرح هستند استفاده کرد. 

مراحل شبیه سازی

برای استفاده از این نرم افزار می توان مراحل زیر را برای شبیه سازی به صورت خلاصه بیان نمود:

  1. آماده کردن مدل CAD و وارد کردن آن در نرم افزار اتودسک CFD
  2. اصلاح مدل در صورت نیاز
  3. اختصاص دادن مصالح به بخش های مختلف مدل
  4. اختصاص دادن شرایط مرزی مورد نظر 
  5. انجام تنظیمات مربوط به مش بندی و اختصاص دادن آنها به مدل
  6. تعریف شرایط مورد نظر برای انجام شبیه سازی و انجام آنالیز
  7. مشاهده ی نتایج مورد نظر (هم در حین شبیه سازی و هم بعد از اتمام آن)
  8. در صورت ایجاد تغییر در مدل می توان سناریوی دیگری را همزمان تعریف کرد و شبیه سازی های مربوط به آن را انجام داد

اختصاص دادن شرایط مرزی

در این پست به برخی از مفاهیم و انواع شرایط مرزی مرسوم در شبیه سازی های CFD می پردازیم. در پست های آتی نیز بقیه ی مفاهیم مهم در این ضمینه را بررسی خواهیم کرد. همراه تیم آپ گرین گرید باشید.

برای انجام این کار باید ابتدا به سوالات مقابل پاسخ داد که مربوط به شرایط مرزی جریان می باشند:

  • آیا جریانی وجود دارد؟،
  • چه عاملی ایجاد کننده ی جریان می باشد؟،
  • جریان از کجا وارد مدل می شود و از کجا از آن خارج می شود؟ و
  • مقدار این جریان چقدر است؟

مواردی که می توانند باعث ایجاد جریان شوند شامل موارد زیر می شوند:

  • نرخ جریان
  • سرعت
  • فشار
  • فن یا پمپ داخلی
  • اثر بویونانسی در اثر همرفت طبیعی

متداول ترین شرایط مرزی جریان مورد استفاده شامل موارد زیر می شوند:

  • سرعت: این پارامتر معمولا در مورد شرایط مرزی ورودی تعریف می شود. این پارامتر می تواند به شرایط مرزی خروجی نیز اختصاص یابد..
  • نرخ جریان حجمی: استفاده از این پارامتر زمانی که چگالی ثابت باشد، متداول می باشد
  • نرخ جریان جرمی: این پارامتر معمولا در مورد شرایط مرزی ورودی تعریف می شود
  • فشار: این پارامتر معمولا در مورد شرایط مرزی خروجی تعریف می شود. 
  • لغزش/تقارن:  شرایط لغزش موجب می شود که جریان در طول یک دیوار به جای متوقف شدن ادامه یابد. 


بعد از یافتن پاسخ مسائل فوق باید شرایط مرزی انتقال حرارت را تعریف کرد. برای اینکار باید ابتدا به سوالات زیر  پاسخ داد:

  • آیا منبع حرارتی در مدل وجود دارد؟
  • این منبع حرارت در کجا خواهد بود؟
  • مقدار این حرارت چقدر خواهد بود؟
  • این حرارت، مدل را در کجا ترک خواهد کرد؟
  • دمای محیطی رفرنس چقدر خواهد بود؟

متداول ترین شرایط مرزی انتقال حرارت مورد استفاده شامل موارد زیر می شوند:

  • دما: این شرایط باید در تمامی وردی ها تعریف شود.
  • شار حرارتی: در این شرایط حرارت مستقیما به سطح مد نظر اعمال می شود
  • ضریب فیلم: این حالت فقط به سطوح خارجی اعمال می شود
  • تابش: این شرایط انتقال حرارت تابشی بین سطوح مورد نظر و منبع خارجی را شبیه سازی می کند
  • میزان تولید گرما