- یکشنبه ۲۴ فروردین ۱۴۰۴
شبیه‌سازی سیالات با انسیس فلوئنت
انسیس فلوئنت چیست و چه کاربردهایی دارد؟
هنگام شبیه‌سازی در نرمافزار انسیس فلوئنت باید از نرم‌افزارهای مکمل نیز استفاده کنید تا به بهترین نتیجه برسید.
چکیده
نرمافزار انسیس فلوئنت در اصل شبیه‌سازی میدان‌های سیالاتی را انجام می‌دهد. اما نسخه‌های جدید این نرمافزار امکان شبیه‌سازی رفتار انواع مواد جامد را نیز داراست. در نرمافزار انسیس فلوئنت می‌توان انواع جریان‌های آرام و آشفته، هدایت حرارت، جابه‌جایی، تشعشع، مبدل‌های حرارتی و احتراق را شبیه‌سازی کرد. همچنین از آن برای شبیه‌سازی باطری، جریان فراصوت، جریان کانال‌های باز، اختلاط سیالات، ماشین دوار، صوت، اکوستیک، جریان چندفازی، واکنش شیمیایی، تعامل سیالات و غیره استفاده می‌شود.
دورهٔ آموزش نرمافزار فلوئنت در دو سطح مقدماتی و پیشرفته در دپارتمان علوم مهندسی مجتمع فنی تهران ارائه می‌شود. این دورهٔ تخصصی در ۴۵ ساعت تدریس می‌شود و کسانی که کارشناسی و کاردانی مرتبط دارند یا با مباحث مکانیک سیالات و انتقال حرارت آشنا هستند می‌توانند در آن شرکت کنند. در این دوره با مفاهیم اولیهٔ سی.اف.دی.، شبیه‌سازی، مدل‌سازی و مش‌بندی در نرمافزار انسیس فلوئنت، تحلیل مسائل دوبعدی و سه‌بعدی، تحلیل انواع جریان‌ها و غیره آشنا می‌شوید.
بستهٔ نرم‌افزاری انسیس فلوئنت
مهندسان مکانیک، هوافضا و شیمی همیشه به دنبال راه‌کارهایی برای شبیه‌سازی و مدل‌سازی مسائل مختلف فیزیکی و به‌ویژه سیالات هستند. بهترین نرم‌افزاری که برای شبیه‌سازی سیالات وجود دارد و از قضا قدیمی‌ترین آنها نیز هست نرمافزار انسیس فلوئنت است.
انسیس فلوئنت بستهٔ نرم‌افزاری شبیه‌سازی دینامیک سیالات است که شرکت انسیس (ANSYS) آن را تولید کرده است. این شرکت آمریکایی در تولید و ارائهٔ نرم‌افزارهای مدل‌سازی و شبیه‌سازی رایانه‌ای سابقه‌ای طولانی دارد. شرکت انسیس کدهای نرمافزار انسیس فلوئنت را به‌طور عمومی منتشر نمی‌کند و برای استفاده از آن باید حتماً امتیازش را خریداری کنید.
کار اصلی نرمافزار انسیس فلوئنت حل معادلات دیفرانسیل در مدل‌سازی مسائل فیزیک سیالات است. این معادلات به‌شکل تحلیلی قابل حل نیستند و برای حل آنها باید از روشی استفاده کرد که به سی.اف.دی. یا روش دینامیک سیالات محاسباتی استفاده می‌شود که از روش‌های عددی است و کمک می‌کند معادلات پیچیدهٔ میدان‌های فیزیکی را در کمترین زمان حل کنیم.
کاربردهای اصلی نرمافزار انسیس فلوئنت کدام‌اند؟
نرمافزار انسیس فلوئنت در اصل شبیه‌سازی میدان‌های سیالاتی را انجام می‌دهد. اما نسخه‌های جدید این نرمافزار امکان شبیه‌سازی رفتار انواع مواد جامد را نیز داراست. در نرمافزار انسیس فلوئنت می‌توان انواع جریان‌های آرام و آشفته، هدایت حرارت، جابه‌جایی، تشعشع، مبدل‌های حرارتی و احتراق را شبیه‌سازی کرد. همچنین از آن برای شبیه‌سازی باطری، جریان فراصوت، جریان کانال‌های باز، اختلاط سیالات، ماشین دوار، صوت، اکوستیک، جریان چندفازی، واکنش شیمیایی، تعامل سیالات و غیره استفاده می‌شود.
حلگرهایی که نرمافزار انسیس فلوئنت در اختیار کاربران قرار می‌دهند عبارت‌اند از
- حلگر چندفازی برای شبیه‌سازی جریان‌های چندفازی
- حلگر انرژی برای شبیه‌سازی تبادل دما و انرژی
- حلگر ویسکوز برای شبیه‌سازی انواع جریان
- حلگر رادیشن برای شبیه‌سازی تشعشع
- حلگر حرارتی برای شبیه‌های مبدل‌های حرارتی
- حلگر Species برای شبیه‌سازی انتقال جرم
- حلگر فازهای پراکنده
- حلگر اکوستیک برای شبیه‌سازی اثرات صوتی
- حلگر سازه‌ای
- حلگر باطری برای شبیه‌سازی پتانسیل الکتریکی باطری‌ها
- حلگر مدل باطری برای شبیه‌سازی فرایند الکتروشیمیایی
نرمافزار انسیس فلوئنت همچنین کتابخانهٔ جامعی از مواد دارد که می‌توانید از آنها استفاده کنید. همچنین اگر ماده‌ای در آن نبود، خودتان می‌توانید مادهٔ جدید تعریف کنید. نرمافزار انسیس فلوئنت می‌تواند از انواع روش‌های حل ضمنی و صریح پشتیبانی کند.
شروع کار با نرمافزار انسیس فلوئنت
باید بدانید برای شبیه‌سازی نمی‌توانید تنها به نرمافزار انسیس فلوئنت اکتفا کنید. برای شبیه‌سازی باید مراحل زیر را طی کنید.
- تعریف میدان محاسباتی
- ایجاد هندسهٔ مربوطه
- ایجاد شبکه یا مش مناسب بر روی هندسه
- شبیه‌سازی میدان در نرمافزار انسیس فلوئنت
- بررسی نتایج با نرمافزار انسیس فلوئنت
همان‌طور که می‌بینید با نرمافزار انسیس فلوئنت می‌توانید دو مرحلهٔ آخر شبیه‌سازی را انجام دهید. شرکت انسیس در سال‌های اخیر نرمافزار فلوئنت مشینگ را نیز ارائه داده است که می‌تواند شبکهٔ سه‌بعدی بسازد. در نرمافزار انسیس فلوئنت می‌توانید شبکه‌های ایجادشده در نرم‌افزارهای دیگر را نیز وارد کنید. همچنین برای تحلیل نتایج نرمافزار انسیس فلوئنت می‌توانید از نرم‌افزارهایی مانند ANSYS Ensigh نیز استفاده کنید.
به همین دلیل هنگام شبیه‌سازی در نرمافزار انسیس فلوئنت باید از نرم‌افزارهای مکمل نیز استفاده کنید تا به بهترین نتیجه برسید.
چرا باید از نرمافزار انسیس فلوئنت استفاده کنید؟
نرمافزار انسیس فلوئنت برای شبیه‌سازی بسیار قدرتمند است و در عین حال استفاده از آن آسان است. مهندسان و طراحان می‌توانند به وسیلهٔ آن ایده‌های خود را رایانه‌ای کنند و به کمک سیستم کارآمد خودکار پایگاه دادهٔ آن مشکلات طراحی خود را به شکل مؤثر و مفید حل کنند. دلایل برتری نرمافزار انسیس فلوئنت نسبت به سایر نرم‌افزارهای تحلیل عبارت‌اند از
- تحلیل بسترهای مختلف مانند جامدات، سیالات، انتقال حرارت، الکترومغناطیس، الکترواستاتیک، الکترونیک و دینامیک
- بهینه‌سازی مدل‌های طراحی‌شده
- قابلیت برنامه‌نویسی به کمک زبان برنامه‌نویسی
- تهیهٔ گزارش
- ارائهٔ خروجی‌های مختلف فیلم، عکس و اچ.تی.ام.پی
- تشخیص پارامترهای مختلف
- تعیین میزان اهمیت هر پارامتر
- یکپارچگی با نرم‌افزارهای دیگر مانند Solidworks و Parasolid
بخش‌های مختلف نرمافزار انسیس فلوئنت
فضای کلی یا رابط کاربری نرمافزار انسیس فلوئنت بسیار پرجزئیات است، اما این باعث نمی‌شود استفاده از آن دشوار باشد. برای حل مسائل لازم نیست از همهٔ این بخش‌ها استفاده کنید و بسته به فیزیک مسئله می‌توانید بخش‌های مورد نیاز را فعال کرده و به کار بگیرید. مثلاً برای شبیه‌سازی جریان آشفته لازم نیست بخش‌های انتقال حرارت، فاز سیال، واکنش شیمیایی را فعال کنید.
اولین کاری که در حل مسئله در نرمافزار انسیس فلوئنت انجام می‌دهید فراخوانی فایل مناسب دامنهٔ محاسباتی است که باید آن را در نرم‌افزارهایی مانند Gambit و ICEM CFD بسازید. سپس باید خواص فیزیکی و شیمیایی مواد را مشخص کنید. در مرحلهٔ بعد پدیده‌های فیزیکی یا شیمیایی را به کمک ماژول‌ها تعریف می‌کنید. این ماژول‌ها مشخص می‌کنند که معادلات محاسبات چه خواهند بود.
در بخش User Define می‌توانید تابع، پارامتر، اسکالر و متغیرهای وابسته را تعریف کنید. این بخش در جریان طراحی، مدل‌سازی و ارائه به شما کنترل بیشتری می‌دهد. بخش Solving مدل‌سازی ریاضی را مدیریت می‌کند. الگوریتم‌های حل مسئله و روش‌ها و محدوده‌های حل آن در این بخش تعیین می‌شوند و در همگرایی و دقت محاسبات تأثیر زیادی دارد.
در بخش Postprocessing می‌توانید پس از حل مسئله نتایج آن را در قالب نمودارهای آماری مختلف نمایش دهید. همچنین این نرمافزار شامل بخش‌هایی برای مدیریت نمایش مدل و نتایج آن، تنظیم پردازش موازی و بهینه‌سازی و طراحی براساس معیارهای مشخص نیز هست.
جمع‌بندی
مهندسان مکانیک، هوافضا و شیمی همیشه به دنبال راه‌کارهایی برای شبیه‌سازی و مدل‌سازی مسائل مختلف فیزیکی و به‌ویژه سیالات هستند. بهترین نرم‌افزاری که برای شبیه‌سازی سیالات وجود دارد و از قضا قدیمی‌ترین آنها نیز هست نرمافزار انسیس فلوئنت است. انسیس فلوئنت بستهٔ نرم‌افزاری شبیه‌سازی دینامیک سیالات است که شرکت انسیس (ANSYS) آن را تولید کرده است. کار اصلی نرمافزار انسیس فلوئنت حل معادلات دیفرانسیل در مدل‌سازی مسائل فیزیک سیالات است.
دورهٔ آموزش نرمافزار فلوئنت در دو سطح مقدماتی و پیشرفته در دپارتمان علوم مهندسی مجتمع فنی تهران ارائه می‌شود. این دورهٔ تخصصی در ۴۵ ساعت تدریس می‌شود و کسانی که کارشناسی و کاردانی مرتبط دارند یا با مباحث مکانیک سیالات و انتقال حرارت آشنا هستند می‌توانند در آن شرکت کنند. در این دوره با مفاهیم اولیهٔ سی.اف.دی.، شبیه‌سازی، مدل‌سازی و مش‌بندی در نرمافزار انسیس فلوئنت، تحلیل مسائل دوبعدی و سه‌بعدی، تحلیل انواع جریان‌ها و غیره آشنا می‌شوید.
در دنیای کسب‌وکار امروز، تحصیلات دانشگاهی برای حفظ ارزش شما به‌عنوان نیروی کار بااستعداد و کارآمد کافی نیستند. برای اینکه مزیت رقابتی شخصی خود را حفظ کنید، باید بر آموزش مستمر و مادام‌العمر خود سرمایه‌گذاری کنید. خانواده بزرگ مجتمع فنی تهران هرساله به هزاران نفر کمک می‌کند تا در مسیر شغلی خود پیشرفت کنند.
اگر شاغل هستید و وقت ندارید در دوره‌های آموزشی حضوری شرکت کنید، مجتمع فنی تهران گزینه‌هایی عالی برای آموزش مجازی، آنلاین، آفلاین و ترکیبی ارائه می‌دهد. با شرکت در دوره‌های کوتاه‌مدت مجتمع فنی تهران و دریافت مدارک معتبر و بین‌المللی می‌توانید با اعتماد به نفس مسیر ترقی را طی کنید و در سازمان خود به مهره‌ای ارزشمند تبدیل شود.
پرسش‌های متداول
حلگرهایی اصلی نرمافزار انسیس فلوئنت کدام‌اند؟
- حلگر چندفازی برای شبیه‌سازی جریان‌های چندفازی
- حلگر انرژی برای شبیه‌سازی تبادل دما و انرژی
- حلگر ویسکوز برای شبیه‌سازی انواع جریان
- حلگر رادیشن برای شبیه‌سازی تشعشع
- حلگر حرارتی برای شبیه‌های مبدل‌های حرارتی
- حلگر Species برای شبیه‌سازی انتقال جرم
- حلگر فازهای پراکنده
- حلگر اکوستیک برای شبیه‌سازی اثرات صوتی
- حلگر سازه‌ای
- حلگر باطری برای شبیه‌سازی پتانسیل الکتریکی باطری‌ها
- حلگر مدل باطری برای شبیه‌سازی فرایند الکتروشیمیایی
دلایل برتری نرمافزار انسیس فلوئنت نسبت به سایر نرم‌افزارهای تحلیل کدام‌اند؟
- تحلیل بسترهای مختلف مانند جامدات، سیالات، انتقال حرارت، الکترومغناطیس، الکترواستاتیک، الکترونیک و دینامیک
- بهینه‌سازی مدل‌های طراحی‌شده
- قابلیت برنامه‌نویسی به کمک زبان برنامه‌نویسی
- تهیهٔ گزارش
- ارائهٔ خروجی‌های مختلف فیلم، عکس و اچ.تی.ام.پی
- تشخیص پارامترهای مختلف
- تعیین میزان اهمیت هر پارامتر
- یکپارچگی با نرم‌افزارهای دیگر مانند Solidworks و Parasolid
