بسته آموزشی فاز گسسته سیال (DPM)، 10 مثال آموزشی برای کاربران پیشرفته

توضیحات

بسته آموزشی فاز گسسته سیال (DPM)، 10 مثال آموزشی برای کاربران پیشرفته

در این بسته آموزشی به شبیه سازی 10 مثال کاربردی جهت آموزش شبیه سازی مدل فاز گسسته سیال (DPM) در نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) برای کاربران پیشرفته این نرم افزار پرداخته ایم.

آنچه در این بسته آموزشی خواهید آموخت

انتشار ویروس کرونا با سرفه در هوای آزاد

امروزه جهان با یکی از بزرگترین و اساسی ترین چالش های انسانی به نام بیماری کرونا (کووید 19) مواجه است. مشکل اصلی و خطرناک این بیماری قدرت سرایت بالای آن از یک بیماری به یک فرد سالم است. راه اصلی انتقال بیماری از فردی به فرد دیگر از طریق ویروس های موجود در ترشحات دهان و بینی بیمار است. در پروژه شماره 1، ذرات ویروس تزریق شده توسط COUGH در هوای آزاد شبیه سازی شده است. آب به عنوان یک ماده قطره ای تعریف می شود و بخار آب به عنوان یک گاز تبخیر کننده تعریف می شود. این قطرات دارای دمای 310 کلوین، سرعت 31.85 m.s-1 و سرعت جریان 0.018 kg.s-1 هستند که در بازه زمانی 0 تا 0.1 ثانیه ساطع می شوند.

انتقال ویروس کرونا با سرفه در بانک

پروژه شماره 2 انتقال ذرات ویروس کرونا را  در داخل بانک از مشتری به کارمند سالم بررسی می کند. سه گاز مختلف شامل اکسیژن (O2)، نیتروژن (N2) و بخار آب (H2O) فعال می‌شوند و بنابراین منطقه محاسباتی مدل ما دارای جریان هوا خواهد بود. هدف از این مطالعه بررسی توانایی انتشار ذرات ویروس کرونا در داخل بانک از مشتری بانک به کارمند بانک سالم است. این فرآیند شبیه سازی در دو حالت مختلف انجام می شود. در مدل‌سازی اول، هیچ پوششی بین مشتری و کارمند بانک وجود ندارد تا قدرت انتقال ویروس را نشان دهد. در مدل دوم سعی شده است که یک پوشش پلاستیکی نازک بین آنها ساخته شود.

ذرات ویروس سرفه انسانی در کافی شاپ

در پروژه شماره 3، ذرات ویروس سرفه انسانی در کافی شاپ با استفاده از DPM دو طرفه شبیه سازی شده است. طبق این تعریف از تزریق، ذرات ویروس سرفه انسانی توسط قطرات آب که در فضا تبخیر می شوند به طور فیزیکی از دهان بیمار خارج می شوند. مرزهای بدن افراد و تمامی دیوارهای مربوط به میز و صندلی دارای حالت WALL FILM می باشد و برای کف از مدل Trap استفاده می شود که به این معنی است که ذرات در این سطوح به دام افتاده و جمع می شوند.

حرکت ذرات درون سیکلون

Cyclone Separator یک سیستم کنترل ذرات است که در صنایع برای کنترل انتشار ذرات به اتمسفر استفاده می شود. جداکننده سیکلون ذرات با اندازه های مختلف را با نیروی گریز از مرکز از گاز جدا می کند. در پروژه شماره 4 حرکت ذرات در یک سیکلون شبیه سازی شده است. ما از DPM یک طرفه برای شبیه سازی فاز گسسته استفاده کردیم.

سیکلون Fly Ash

در پروژه شماره 5، حرکت ذرات در یک سیکلون خاکستر بادی شبیه سازی شده است. ما از DPM یک طرفه برای شبیه سازی فاز گسسته استفاده کردیم. گاز به عنوان یک پیوستار در نظر گرفته می شود و ردیابی لاگرانژی ذرات جامد منفرد را در میدان جریان دنبال می کند تا موقعیت آنها را تعیین کند. در جداکننده‌های سیکلون، نیروهای پسا و گرانش به دلیل نسبت زیاد چگالی گاز به ذره قابل توجه در نظر گرفته می‌شوند.

حرکت ذرات گاز از طریق نازل

در پروژه شماره 6، حرکت ذرات گاز از طریق نازل همگرایی- واگرایی توسط یک مدل DPM دو طرفه شبیه سازی شده است. نازل در وضعیت به شدت گسترش یافته است. از این نوع نازل ها در صنعت گاز و پتروشیمی استفاده می شود.

تجمع ذرات در زانویی خمیده (DDPM)

در پروژه شماره 6، حرکت ذرات گاز از طریق نازل همگرایی- واگرایی توسط یک مدل DPM دو طرف شبیه سازی شده است. نازل در وضعیت به شدت گسترش یافته است. از این نوع نازل ها در صنعت گاز و پتروشیمی استفاده می شود.

رسوب گذاری در کانال فاضلاب شهری

پروژه شماره 8 رسوب ذرات ماسه را در کانال جریان آب شبیه سازی می کند. پدیده ته نشینی یکی از پدیده های مخرب در کیفیت عملکرد هر تجهیزاتی است. ته نشینی زمانی رخ می دهد که سیال پایه حاوی ذرات محلول اضافی باشد. در شبیه سازی حاضر، از دیدگاه اویلرین-لاگرانژی در دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) استفاده شده است. به طوری که مدل چند فازی اویلر با مدل فاز گسسته متراکم (DDPM) جفت می شود. ماده شن و ماسه به عنوان ذرات راکد با چگالی برابر با 2650 کیلوگرم بر مترمکعب تعریف می شود. جریان آب با دبی 15 کیلوگرم بر ثانیه به صورت افقی وارد کانال می شود. به طور همزمان، جریان ذرات ماسه به طور مجزا با دبی 0.21 کیلوگرم بر ثانیه و سرعت 0.083 m.s-1 وارد کانال می شود.

تهویه مطبوع اتاق کامپیوتر (DPM)

در پروژه شماره 9 فرآیند تهویه مطبوع در یک آفیس با چندین کامپیوتر و شبیه ساز شبیه سازی شده است. سیستم تهویه مطبوع در مدل فعلی از نوع گرمایش از کف و سرمایش سقفی است. در این مدل به دلیل وجود انتقال حرارت تابشی بین سطوح داخل دفتر، مدل تشعشع تعریف شده است. همچنین برای بررسی رفتار جریان هوا و نوع گردش آن در داخل مطب، ذرات با استفاده از مدل DPM مقاطع ورودی تعریف شده است.

تجزیه MgO با گاز آرگون برای تولید ذرات منیزیم

تجزیه حرارتی یا ترمولیز یک تجزیه شیمیایی است که در اثر گرما ایجاد می شود. دمای تجزیه یک ماده زمانی است که ماده از نظر شیمیایی تجزیه می شود. واکنش معمولا گرماگیر است زیرا برای شکستن پیوندهای شیمیایی در ترکیب در حال تجزیه به گرما نیاز است. در پروژه شماره 10، بر اساس رابطه زیر، واکنش تجزیه اکسید منیزیم گرماگیر است و این فرآیند با پیش گرم کردن از طریق گاز آرگون انجام می شود.