بسته آموزشی انتقال جرم، 10 مثال کاربردی برای کاربران پیشرفته

توضیحات

بسته آموزشی انتقال جرم، 10 مثال کاربردی برای کاربران پیشرفته

در این بسته آموزشی، به شبیه سازی 10 مثال کاربردی برای آموزش شبیه سازی انتقال جرم برای کاربران پیشرفته در نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) پرداخته ایم.

آنچه در این بسته آموزشی خواهید آموخت

کاویتاسیون در پمپ جریان محوری

پدیده کاویتاسیون یکی از پدیده هایی است که حباب های بخار در قسمتی از سیال که فشار آن کم است تشکیل می شود. گاهی این تصور غلط وجود دارد که تنها دلیل بروز این پدیده و تشکیل حباب های بخار، رسیدن فشار مایع به فشار بخار (P_v) است. اما عوامل و پارامترهای مختلف دیگری باعث بروز این پدیده می شود. در پروژه شماره 1، جریان سیال آب و پدیده کاویتاسیون در اطراف یک INDUCER در داخل یک لوله شبیه سازی شده است.

جریان کاویتاسیون القاگر محوری

پروژه شماره 2 پدیده کاویتاسیون را در داخل یک پمپ جریان شعاعی شبیه سازی می کند. این پمپ از نوع پمپ گریز از مرکز (جریان شعاعی) می باشد. به این ترتیب سیال مورد نظر به موازات محور مرکزی وارد آن شده و به صورت شعاعی یا عمود بر مسیر ورودی از آن خارج می شود. همچنین از مدل چند فازی VOF استفاده شده است.

کاویتاسیون در توربین جریان متقاطع

در پروژه شماره 3 که به روش شبیه سازی عددی CFD انجام شده است، کاویتاسیون در یک توربین جریان متقاطع شبیه سازی شده است. بر خلاف اکثر توربین ها که جریان محوری یا شعاعی است، سیال به صورت متقاطع جریان می یابد. این پروژه در سه بخش اصلی انجام شده است. در حالت اول که بدون ایرفویل است اما در حالت دوم برای جلوگیری از کاویتاسیون یک ایرفویل در ورودی قرار داده می شود و در حالت سوم زاویه ایرفویل نسبت به حالت دوم 15 درجه در جهت عقربه های ساعت است.

اسپری خوشبو کننده هوا در سرویس بهداشتی

خوشبو کننده هوا یکی از ابزارهایی در دکوراسیون منزل است که جلوه ای خیره کننده برای شیک و مدرن کردن خانه دارد. سرویس بهداشتی یکی از اجزای ضروری یک خانه است. بنابراین برای اینکه بتوانید همیشه یک سرویس بهداشتی تمیز داشته باشید، پیشنهاد می کنیم یک خوشبو کننده هوا با کیفیت داشته باشید تا همیشه یک سرویس بهداشتی تمیز و خوشبو داشته باشید. پروژه شماره 4 به بررسی پاشش خوشبو کننده های هوا در سرویس بهداشتی به روش DPM دو طرفه می پردازد.

اسپری خشک کن

در پروژه شماره 5 از دو نوع فاز پیوسته و گسسته استفاده کرده ایم. جریان هوای داغ که وظیفه تبخیر رطوبت موجود در محلول را بر عهده دارد، به صورت یک فاز پیوسته وارد محفظه خشک کن اسپری شده و به داخل محفظه (اولیرین) جریان می یابد. در همان زمان، محلولی حاوی آب و ذرات جامد (لاگرانژی) به عنوان یک فاز مجزا به محفظه تزریق می شود. هدف اصلی این شبیه سازی بررسی رفتار ذراتی است که به صورت فاز مجزا در جریان پیوسته جریان می یابند.

محفظه خشک کن پاششی

در پروژه شماره 6 که به روش شبیه سازی عددی CFD انجام شده است، محفظه خشک کن اسپری با مدل دو طرفه DPM & Species Transport شبیه سازی شده است. قطر ذرات 1 میلی متر است و جریان با سرعت 1 متر بر ثانیه حرکت می کند.

تراکم بخار در داخل یک اجکتور

پروژه شماره 7 فرآیند تراکم در داخل یک اجکتور بخار را شبیه سازی می کند. هنگامی که از مدل چند فازی بخار مرطوب استفاده می شود، دو مجموعه از معادلات انتقال حل می شوند: کسر جرمی فاز مایع متراکم و تعداد یا غلظت قطرات در واحد حجم. این مدل تغییر فاز شامل تشکیل قطرات مایع در طول یک فرآیند تراکم غیر تعادلی همگن بر اساس نظریه کلاسیک هسته‌زایی غیر همدما است. با توجه به معادله پیوستگی، ساختار اجکتور به صورت یک لوله همگرا- واگرا است که با ورود سیال محرک به داخل آن و عبور از قسمت همگرا نازل، با کاهش سرعت سیال عبوری، باعث افزایش سرعت سیال عبوری می شود. 

پدیده جوشش و تشکیل حباب

در پروژه شماره 8، تفاوت بین مدل‌های HRIC، فشاری و ژئوبازسازی و تأثیر آنها بر نتایج خروجی با تغییر گسسته‌سازی کسر حجمی مورد بحث قرار گرفت. دامنه محاسباتی یک مکعب 15×15 سانتی متری با سطح گرم شده 2×2 سانتی متر است. تغییر در گسسته سازی کسر حجمی تفاوت معنی داری را در دمای سطح و ضریب انتقال حرارت نشان نداد. مدل Geo-Reconstruct به صورت بصری یک شبیه‌سازی واقعی‌تر را با هزینه محاسباتی بالاتر مدل‌سازی می‌کند.

لوله حرارتی با استفاده از مدل چندفازی VOF

HEAT PIPE یک دستگاه انتقال حرارت است که گرما را بین دو کنتاکت جامد از طریق انتقال جرم منتقل می کند. یک لوله حرارتی معمولی یک لوله یا لوله مهر و موم شده است که از یک ماده مناسب با سیال عامل تشکیل شده است، مانند مس برای لوله های حرارتی آب یا آلومینیوم برای لوله های حرارتی آمونیاک. در پروژه شماره 9 یک لوله حرارتی شبیه سازی شد. پروژه با استفاده از مدل VOF چند فازی و فعال کردن انتقال جرم تبخیر و میعان تجزیه و تحلیل شد. یک دیوار داغ با دمای 400 کلوین و یک سطح سرد با دمای 300 کلوین در نظر گرفته شد.

دستگاه خشک کن برنج (DPM دو طرفه)

زمانی که برنج برداشت می‌شود، حاوی 20 تا 30 درصد رطوبت است که می‌تواند در کوتاه‌ترین زمان باعث فساد دانه‌ها شود. بنابراین، خشک کردن دانه ها پس از برداشت، قبل از ذخیره سازی و ارسال به کارخانه برنج اهمیت دارد. در پروژه شماره 10، دستگاه خشک کن برنج با استفاده از مدل فاز گسسته دو طرفه (DPM) و مدل حمل و نقل گونه شبیه سازی شده است و سپس نتایج مورد بررسی قرار گرفت. هوای گرم وارد دستگاه خشک کن می شود و سپس 120000 دانه برنج با رطوبت 10 درصد به مدت 6 ثانیه به صورت تصادفی تزریق می شود.