تجزیه و تحلیل FSI برای یک توپ در جریان آب، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

توضیحات

شرح پروژه تجزیه و تحلیل FSI برای یک توپ در جریان آب

در این پروژه به شبیه سازی تجزیه و تحلیل FSI برای یک توپ در جریان آب، با استفاده از نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) پرداخته ایم.

مدل حاضر را با استفاده از نرم افزار ANSYS Design Modeler به صورت سه بعدی طراحی کردیم. این مدل شامل یک لوله افقی به طول 0.02 متر و قطر 0.001 متر است که یک توپ کروی به قطر 0.00009 متر در آن قرار گرفته است.

مش بندی این پروژه را با نرم افزار ANSYS Meshing انجام دادیم. تعداد سلول های محاسباتی 20192 سلول می باشد.

روش های ارائه شده

ما این شبیه سازی را با استفاده از روش FSI (برهم کنش مایع-جامد) انجام می دهیم. در این شبیه سازی، یک ناحیه محاسباتی به شکل یک لوله افقی پر از جریان آب طراحی شده است. به طوری که جسمی جامد یا کروی به شکل توپ در آن فرو می رود. در چنین مدل هایی نیاز به تغییر لحظه ای و وابسته به زمان در مدل سازی مدل بر اساس نوع جابجایی در مرزهای مش مجاور وجود دارد. در تعیین روش های مش پویا از روش های smoothing و remeshing استفاده شده است. طبق روش smoothing، تعداد گره ها تغییر نمی کند و تنها با جابجایی یا تغییر شکل مرزها، مش یک ناحیه را تنظیم می کند. با این حال، روش remeshing زمانی استفاده می‌شود که جابه‌جایی مرزها در مقایسه با اندازه سلول‌های محلی زیاد باشد تا سلول‌های مخرب حد اندازه بحرانی را بازسازی کند.

برای تعریف نواحی با مش پویا، ناحیه لوله ثابت و دیواره اطراف توپ با کوپلینگ سیستم با نرم افزار ساختاری گذرا تعیین می شود. این بدان معنی است که محل جریان آب در داخل لوله نسبت به توپ ثابت است و توپ هیچ حرکت یا چرخشی در داخل جریان آب ندارد. جریان آب با سرعتی معادل 0.001 m.s-1 وارد لوله می شود و با فشاری برابر با فشار اتمسفر از آن خارج می شود. در بخش تنظیمات نرم افزار تحلیل سازه، مرز دیواره بدنه کروی به عنوان اندرکنش سیال و جامد (برهم کنش سیال-جامد) تعریف می شود، یعنی این مرز جامد می تواند تحت تأثیر رفتار جریان آب قرار گیرد.