بسته آموزشی مش متحرک (Moving Mesh,Mesh Motion)، 10 مثال کاربردی برای کاربران پیشرفته

توضیحات

بسته آموزشی مش متحرک (Moving Mesh, Mesh Motion)، 10  مثال کاربردی برای کاربران پیشرفته

این بسته آموزشی به شبیه سازی 10 مثال کاربردی برای اموزش مش متحرک (Moving Mesh,Mesh Motion) در نرم افزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent) برای کاربران پیشرفته، پرداخته است.

آنچه در این بسته آموزشی خواهید آموخت

توربین بادی محور عمودی (VAWT)، اعتبارسنجی عددی مقاله

پروژه شماره 1 جریان هوای عبوری از روی توربین بادی داریوس نوع H را شبیه سازی می کند. این شبیه سازی بر اساس یک مقاله مرجع، “Wind tunnel and numerical study of a small vertical axis wind turbine.”انجام شده است. نتایج آن با نتایج موجود در مقاله مقایسه و اعتبارسنجی شده است. در این پروژه، جریان هوا با سرعت 5/07 متر بر ثانیه وارد دامنه محاسباتی می‌شود و همانطور که در مقاله بیان شد، از مدل k-epsilon RNG برای حل معادلات جریان آشفته استفاده شده است.

توربین آبی در بهینه سازی خطوط آب، اعتبارسنجی عددی مقاله

در این پروژه نتایج شبیه سازی توربین کروی مبتنی بر لوله داخلی با مقاله Numerical analysis of lift-based in-pipe turbine for predicting hydropower harnessing potential in selected water distribution networks for waterlines optimization” اعتبارسنجی شده است. راه اندازی نیروگاه در داخل لوله پروفیل های هیدروفویل توربین با استفاده از ایرفویل های NACA انجام می شود. در این پروژه قصد داریم توربین آبی داخل لوله را با استفاده از روش حرکت مشبک شبیه سازی کرده و نتایج را با نتایج مقاله مقایسه کنیم. دبی جرمی برابر با 111 m^3/s و سرعت چرخش 153626 دور در دقیقه است.

توربین بادی پره مارپیچی، 5 سرعت چرخش متفاوت

توربین های بادی محور عمودی اولین وسیله برای به دست آوردن انرژی باد بودند. در پروژه شماره 3 در حال شبیه سازی توربین بادی محور عمودی (Helical Blade) به ابعاد 10*20 سانتی متر با قطر متوسط 7 سانتی متر در حال حاضر هستیم. این شبیه سازی در سرعت باد 2 متر بر ثانیه و سرعت 60-40-80-100-120 دور در دقیقه انجام شد و گشتاور به عنوان خروجی گزارش شد.

توربین پیچشی ارشمیدس (AST)

مولد پیچ ارشمیدس که به عنوان توربین پیچی ارشمیدس (AST) یا توربین پیچ نیز شناخته می شود، یک ماشین هیدرولیکی است که از اصل پیچ ارشمیدس برای تبدیل انرژی پتانسیل جریان در سطح بالادست به انرژی جنبشی استفاده می کند. در پروژه شماره 4 یک توربین پیچی ارشمیدس متشکل از 3 پره در دو مدل شبیه سازی شده است. مدل اول یک حرکت فریم ناپایدار است و مدل دوم یک حرکت مش ناپایدار است.

مخزن اختلاط ورودی جانبی در 3 سرعت چرخشی متفاوت

در پروژه شماره 5 Side Entry Mixing Tank که به روش شبیه سازی عددی CFD انجام شده است یک مخزن اختلاط شبیه سازی شده است. فرآیند اختلاط در بسیاری از صنایع ضروری است. به عنوان مثال، در صنعت نفت و گاز، رسوب آب به مخازن ذخیره آسیب زیادی وارد می کند که باعث خوردگی، نشت و سوراخ شدن منبع می شود. این شبیه سازی با روش Mesh Motion در سرعت های مختلف چرخشی 400 و 900 و 1400 دور در دقیقه انجام شده است.

پروانه هواپیما با روش مش متحرک

پیشرانه وسیله ای است که برای تبدیل نیروی مکانیکی به رانش در هواپیما و کشتی استفاده می شود. حرکت هوا یا آب نیروی رانش لازم را فراهم می کند. یک پروانه از دو یا چند تیغه پیچ خورده تشکیل شده است. هنگامی که پروانه حول محور خود می چرخد، لیفت تولید شده توسط این پره ها هوا را به صورت افقی حرکت می دهد. در پروژه شماره 6 تحلیل نیروهای رانش و لیفت پشت پروانه روی بدنه بررسی شده است.

شستشوی هواپیما با جت آب

شستشوی هواپیما چندین بار در طول سال انجام می شود. شیشه های هواپیما نیز از قطعات حساسی هستند که به راحتی خراشیده می شوند و بهتر است قبل از شروع فرآیند شستشو این قسمت ها را بپوشانید. پروژه شماره 7 برای شبیه سازی شستشوی هواپیما انجام شد. دامنه محاسباتی یک مکعب به ابعاد 46*8.5*17 که قسمتی مجزا برای جابجایی زیر دامنه هواپیما با استفاده از مدل مش کشویی در نظر گرفته شده است. آب از طریق سوراخ هایی در پایین شیب با سرعت 15 متر در ثانیه و هوا در جهت مخالف هواپیما با سرعت 2 متر در ثانیه از سمت مقابل وارد دامنه محاسباتی می شود تا شرایط واقعی تر را مدل سازی کند.

چرخ آبی

چرخ آب نمونه ای از توربین های پلتون است. اکثر چرخ های آب به صورت عمودی بر روی یک محور افقی و به صورت افقی بر روی یک محور عمودی نصب می شوند. در پروژه شماره 8 سرعت چرخش توربین پلتون 60 دور در دقیقه است. مدل دو فاز نیز از مدل VOF استفاده می کند. سرعت آب بسته به سرعت متوسط رودخانه 3 تا 5 متر بر ثانیه در نظر گرفته می شود. و بر این اساس، سرعت چرخش توربین باید بدون درگ یا برآمدگی در جریان محاسبه شود.

تولید صدا پنکه سقفی در اتاق

آکوستیک علمی است که به مطالعه امواج مکانیکی در گازها، مایعات و جامدات از جمله ارتعاش، صدا، اولتراسوند و زیرصوت می پردازد. در پروژه شماره 9 تولید نویز ناشی از پنکه سقفی در یک اتاق بررسی شده است. مشکل به دو صورت شبیه سازی شده است. در ابتدا از روش انتگرال توسط Ffowcs Williams و Hawkings استفاده می شود که در آن فن با استفاده از روش Mesh Motion در 240 دور در دقیقه می چرخد. در این حالت، تولید نویز ناشی از برخورد باد و فن با استفاده از روش مبتنی بر معادله موج بررسی می‌شود.

چرخش یک مکعب با در نظر گرفتن اسلاشینگ

پروژه شماره 10 چرخش یک مکعب حاوی آب را بررسی می کند. تعامل آب و هوا در داخل مکعب با استفاده از رویکرد چند فازی حجم سیال (VOF) مدل‌سازی می‌شود. این پروژه به بررسی اثر شلختگی ساده در ظروف مایع می‌پردازد که در آن وضعیتی شبیه به آنچه در اینجا مورد مطالعه قرار گرفته‌است به دلیل شتاب خودروی حامل رخ می‌دهد. یک تابع تعریف شده توسط کاربر (UDF) سرعت زاویه ای متغیر چرخش مکعب را تعریف می کند.