در این تمرین ما شبیه سازی جریان هوا عبوری از داخل یک کانال دارای یک صفحه متخلخل را تجزیه و تحلیل میکنیم. هنگام تعیین شرایط مرزی ورودی ، سرعت ورودی از نوع غیر یکنواخت خواهد بود.(منظور از صفحه متخلخل صفحه ای است که دارای حفره ها و منافذ زیاد باشد و هرچقدر حجم حفره ای بیشتر باشد تخلخل بیشتر است)
همچنین میتوانید شبیه سازی جریان هوا در اثر چرخش پنکه سقفی را بخوانید
یک جریان هوای سرد وارد یک کانال می شود. در ورودی کانال، مشخصات سرعت تابعی از ارتفاع ورودی است و هوا با سرعت غیر یکنواخت وارد کانال می شود. هرچه ارتفاع پایین تر باشد سرعت هوای ورودی بیشتر است.
ارتفاع کانال 0.15 متر، طول کانال 0.65 متر، ضخامت صفحه متخلخل 0.01 متر است. ضخامت تمام دیوارها 0.01 متر است. جریان داخل یک کانال متقارن است، بنابراین می توان از دو بعد از مدل برای ساده کردن مسئله استفاده کرد و در نتیجه اهمیتی ندارد که در مدل خود اندازه عرض کانال را چقدر بگیریم و مقدار آن را 0.02 متر میگیریم.
1-باز کردن فایل اسمبلی :
نرم افزار سالیدورک را اجرا کنید و فایل اسمبلی channel assembly را باز کنید.
برای دانلود فایل مربوط به تمرین کلیک کنید
2-ایجاد یک پروژه شبیه سازی جریان هوا:
از تب Flow Simulatin با کلیک روی wizard یک پروژه جدید با ویژگی های زیر ایجاد کنید:
در بخش Configuration گزینه ی Use current را انتخاب کنید
در بخش Configuration name نام پیکربندی را ‘’Default’’ بگذارید.
در بخش Project name نام پروژه را “Porous” بگذارید.
در بخش Unit system استانداردSI (m-kg-s) را انتخاب کنید.
در بخش Analysis Type گزینه ی Internal را انتخاب کنید تا نوع تحلیل شما داخلی باشد.
در بخش Physical Features فقط تیک Fluid Flow خورده باشد.
در بخش Database of Fluids از لیست گاز ها (Gases list) روی Air دبل کلیک کنید تا هوا را انتخاب کنید.
در بخش Wall Conditions از لیست Default wall thermal condition list گزینه ی Adiabatic wall را انتخاب کنید مقدار Roughness را 0 تایپ کنید.
در بخش Initial conditions به تنظیمات پیشفرض دست نزنید و روی دکمه Finish کلیک کنید.
بعد از ایجاد پروژه شما با این پیغام روبرو خواهید شد:
این پیغام به شما میگوید که چون تحلیل شما داخلی است پس نیاز است که حجم داخل مدل مشخص باشد و چون دوطرف مدل باز است نمیتوان حجم مدل را مشخص کرد ، با زدن گزینه No شبیه سازی در حالت دوبعدی انجام خواهد شد و دیگر نیازی به بستن دو طرف مدل نخواهد بود.
3-تنظیم پارامتر های عمومی مش بندی اولیه
از بخش mesh setting روی Global mesh کلیک کرده و در منوی باز شده سطح مش بندی را روی 5 قرار دهید.
4- تعیین محدوده ی محاسبات شبیه سازی در حالت دو بعدی
در درخت تجزیه و تحلیل شبیه سازی جریان هوا سالیدورک ، در زیر پوشه Input Data، روی Computational Domain کلیک راست کرده و Edit Definition را انتخاب کنید و در منوی باز شده و در قسمت type با انتخاب گزینه 2D Simulation نوع دامنه را دو بعدی کنید و صفحه ی xy را اانتخاب کنید و Ok کنید.
یک شرط مرزی برای توصیف محل ورود یا خروج سیال از سیستم مورد نیاز است و می تواند به عنوان فشار، دبی جرمی، دبی حجمی یا سرعت تنظیم شود. این تمرین شامل مشخصات سرعت ورودی است که غیریکنواخت است، همانطور که در زیر نشان داده شده است . ارتفاع کانال که 0.15 متر است از -0.075 تا +0.075 درجه بندی شده است و سرعت در ورودی کانال در هر نقطه از ارتفاع متفاوت است.
5-ایجاد یک سرعت متغیر ورودی
از بخش Conditions روی boundary conditions کلیک کرده و در منوی باز شده در بخش type در گروه flow openings با انتخاب inlet velocity یک شرایط سرعت در صفحه داخلی ورودی هوا طبق شکل ایجاد کنید.
مشخصات سرعت طبق جدول ذیل مشخص خواهد شد. در بخش flow parametrs روی دکمه ی Dependency در کنار کادر سرعت کلیک کنید و در منوی باز شده از لیست Despendency type گزینه ی F(y)-Table را انتخاب کنید تا با راستای ارتفاع کانال سر و کار داشته باشیم (نسبت به دستگاه مختصات محلی به وجود آمده)، سپس میتوانید محتویات جدول زیر را کپی و در جدول مربوطه جایگذاری کنید( با استفاده از کلید های Ctrl+C و Ctrl+V) و سپس ok کنید.
F(Y) سرعت (m/s) | Yارتفاع(m) |
0 | -0.075 |
16.0341 | -0.074333333 |
19.2855 | -0.0726129 |
22.6 | -0.0653871 |
22.6 | -0.0540323 |
22.6 | -0.0433656 |
22.6 | -0.0326989 |
22.6 | -0.0227204 |
22.562 | -0.0134301 |
16.9184 | -0.0027634 |
16.0875 | -0.0020753 |
12.693 | 0.0072151 |
12.42 | 0.0175376 |
13.0918 | 0.028204 |
12.42 | 0.039559 |
11.7826 | 0.048505 |
9.97044 | 0.058484 |
8.38286 | 0.068462 |
8.97531 | 0.070183 |
8.68414 | 0.07328 |
7.96345 | 0.074312 |
7.17069 | 0.074656 |
0 | 0.075 |
مختصات y بر اساس دستگاه مختصات محلی (Face coordinate system) که به طور خودکار در مدل تعریف شده است انتخاب شده است. برای تعریف سیستم مختصات عمومی برای یک شرط مرزی Dependency، باید در پنجره ای که سیستم مختصات تنظیم شده است(پایین قسمت Selection) کلیک کنید و کلید حذف را روی صفحه کلید خود فشار دهید ، با این کار به جای دستگاه مختصات محلی، دستگاه مختصات عمومی به طور خودکار ظاهر می شود.
6-مشخص کردن شرایط محیطی در خروجی هوا
در منوی boundary conditions در بخش type از گروه pressure openings با انتخاب Static Pressure یک شرایط فشار ایستا در صفحه داخلی خروجی هوا طبق شکل ایجاد کنید (سوی مخالف ورودی) . به مقادیر پیشفرض دست نزنید.
7-تعیین محیط متخلخل
از بخش Conditions روی Porous medium کلیک کرده و پس از باز شدن منو ، برای بخش Selection از لیست درخت اسمبلی روی پارت مربوط به صفحه متخلخل به نام porous<1> کلیک کنید و در بخش Porous medium پوشه ی pre defined را باز کنید و Screen material را انتخاب کنید و ok کنید تا منو بسته شود.
8-غیر فعال کردن محیط متخلخل
از درخت شبیه سازی روی پوشه ی Input Data راست کلیک کرده و سپس روی Component Control کلیک کنید، در منوی باز شده مطمئن شوید که تیک گزینه ی مربوط به پارت صفحه متخلخل به نام porous<1> نخورده باشد.
9-تعیین اهداف مهندسی
از بخش goals روی surface goals کلیک کرده و در منوی باز شده شرایط سرعت ورودی که در مرحله 5 تعریف کردید و یا صفحه مربوط به آن را انتخاب و تیک ستون av از سطر Static Pressure را بزنید
10-اجرای پروژه شبیه سازی جریان هوا
با کلیک روی بخش Run پروژه شبیه سازی جریان را اجرا کنید.
11-تنظیم شفافیت مدل
از بخش Display در همان سربرگ Flow simulation روی Transparency کلیک کرده و میزان شفافیت مدل را روی 0.75 قرار دهید
12- ایجاد یک نمودار برشی نمونه از مدل
از زیر پوشه ی results روی cut plots و سپس روی insert کلیک کرده و در منوی باز شده Plane1 را به عنوان صفحه برش انتخاب کنید و در قسمت contours با انتخاب Velocity سرعت را انتخاب کنید.
با توجه به مشخصات سرعت ورودی تعریف شده توسط کاربر، سرعت در نزدیکی پایین کانال بالاترین میزان است.