یکی از روش های شبیه سازی جریان های دو و چند فازی در انسیس فلوئنت استفاده از مدل Mixture یا مخلوط می باشد. برای فعال کردن این روش در نرم افزار انسیس فلوئنت باید به روش زیر عمل کنیم:
کاربرد های مدل mixture در انسیس فلوئنت
مدل mixture در انسیس فلوئنت برای دو یا تعداد بالاتری از فازها طراحی شده است. در مدل mixture مانند مدل Eulerian، فازها میتواند درهم تنیده شوند. در مدل میکسچر، معادله مومنتوم برای هر دو فاز حل می شود و از سرعت های نسبی جهت توصیف رفتار فاز دوم استفاده می شود . از جمله کاربردهای مدل mixture میتوان به شبیه سازی جریان حامل ذرات با بار کم، جریان های حبابی، مدل سازی رسوب ، جدا کننده های سایکلونی، شبیه سازی تبخیر در انسیس فلوئنت و شبیه سازی کاویتاسیون اشاره کرد.
مقایسه مدل mixture در انسیس فلوئنت با سایر مدل ها :
روش شبیه سازی mixture در انسیس فلوئنت با مدل Eulerian از سه جهت متفاوت می باشد:
- معادله ممنتوم با استفاده از سرعت میانگین فازها حل می شود.
- کسر حجمی هر سیال یا فاز موجود در شبیه سازی در کل دامنه ردیابی می شود.
- ضرایب تخفیف ذرات کوچکتر از 0.001 – 0.01 ثانیه است.
- برای مدلسازی سرعت نسبی بین فازها به صورت جبری، از فرض تعادل موضعی استفاده می شود. این مدل برای میدان سیال که جریان در هر دو فاز هم راستا بوده و ته نشینی وجود ندارد، کارایی خوبی دارد.
در مدل mixture مانند مدل VOF ، فازهای اولیه و ثانویه می بایست مشخص گردد. مثل روش VOF برای تعیین هر کدام از فازها به صورت زیر عمل میکنیم:
تشخیص فاز اولیه و ثانویه بستگی به مسئله و شبیه سازی شما دارد مثلا در شبیه سازی جریان در لوله های حلقه بسته ، فاز اولیه شبیه سازی را آب و فاز ثانویه را بخار آب انتخاب میکنیم. دلیل این انتخاب، حضور آب به عنوان فاز موجود در لحظات ابتدایی شبیه سازی و تبدیل آن به بخار در طول زمان شبیه سازی می باشد.
اما یکی از تفاوت های انتخاب فاز ثانویه در مدل Mixture در فلوئنت تنظیمات بیشتر این بخش در مقایسه با سایر روش ها می باشد. مثلا زمانی که از روش VOF برای شبیه سازی جریان های چند فازی استفاده می شود، تنها تنظیماتی که کاربر با آن رو به رو است مربوط به تغییرات نام فازها است. اما در روش میکسچر در انسیس فلوئنت برای فاز ثانویه تنظیماتی بیشتری در دسترس می باشد. مثلا میتوانیم قطر ذرات یا حباب های تولید شده در طول شبیه سازی را به نرم افزار انسیس فلوئنت وارد کنیم.
درصورتی که در هنگام انتخاب مدل Mixture از سرعت لغزشی استفاده نمی کنید، تنظیم قطر ضروری نمی باشد.
در صورت استفاده از مدل Mixture با غیر فعال کردن سرعت لغرشی، میدان جریان چند فازی به صورت همگن فرض شده و تمام فازها با سرعت یکسان حرکت می کنند. در انسیس فلوئنت به صورت پیشفرض، سرعت لغزشی برای فاز دوم محاسبه می شود. در صورتی که میخواهید در روش mixture فازهای سیال با سرعت یکسان وارد دامنه محاسباتی شوند کافی است مطابق با تصویر زیر از منوی مدل mixture، بخش مربوط به سرعت لغزشی(Slip Velocity) را غیر فعال کنید.
محدودیت های مدل Mixture در انسیس فلوئنت
محدودیت های روش شبیه سازی mixture (میکسچر در انسیس فلوئنت) عبارتند از:
- برای استفاده از روش Mixture در انسیس فلوئنت تنها مجاز به استفاده از حلگر فشار مبنا (Pressure-Base) هستیم.
- در مدل میکسچر تنها یک فاز میتواند گاز ایده-آل (ideal-gas) باشد. هیچ محدودیتی در استفاده از مایع تراکم پذیر توسط توابع تعریف شده توسط کاربر(کد نویسی UDF) نمی باشد.
- مدلسازی فرآیند انجماد و ذوب توسط مدل چند فازی Mixture امکانپذیر نمی باشد.
- نمیتوان از روش Mixture در جریان های غیرلزج استفاده کرد.
شبیه سازی تبخیر در انسیس فلوئنت (Evaporation-Condensation in Ansys FLuent)
یکی از کاربردهای روش mixture، شبیه سازی تبخیر درانسیس فلوئنت، شبیه سازی کاویتاسیون و… می باشد. در این روش با روشن کردن معادله انتقال جرم، میتوانیم هریک از شبیه سازی های مذکور را انجام دهیم. برای این کار تنها باید به سربرگ Phase interaction رفته و با انتخاب Mass، معادله انتقال جرم را فعال کنیم.
برای فراگیری کامل و اصولی مدل mixture در انسیس فلوئنت می توانید از هریک از دوره های آموزش انسیس فلوئنت و آموزش شبیه سازی جریان های چندفازی که در آن ها چندین مقاله ISI اعتبار سنجی شده اند ، استفاده کنید. تا علاوه برا فراگیری نکات تخصصی این مدل ، با مقالات ISI در این زمینه هم آشنا شوید.
مطالب زیر را حتما بخوانید
آموزش نصب انسیس 2021 R1 و دانلود انسیس 2021 | اموزش کرک انسیس 2021
Pressure velocity coupling | کوپلینگ بین فشار و سرعت در انسیس فلوئنت
حدس اولیه در انسیس فلوئنت | Initialization in Ansys Fluent
گسسته سازی معادلات در حلگرهای انسیس فلوئنت Spatial Discretization
مدل آشفتگی Transition SST در انسیس فلوئنت | مدل توربولانس انتقال تنش برشی SST
مدل دوفازی Eulerian در انسیس فلوئنت | شبیه سازی به روش اولرین
مدل آشفتگی K-KL Omega در انسیس فلوئنت | مدل توربولانس کی کا ال – امگا
مدل آشفتگی K Omega BSL در انسیس فلوئنت | مدل توربولانس کا امگا BSL
مدل آشفتگی K Omega SST در انسیس فلوئنت | مدل توربولانس کا – امگا SST
مدل آشفتگی K- omega standard در انسیس فلوئنت | مدل توربولانس کا – امگا استاندارد
مدل آشفتگی K-Epsilon Realizable در انسیس فلوئنت | مدل توربولانس کا اپسیلون Realizable
همگرایی در فلوئنت | ویژگی های شبیه سازی همگرا در انسیس فلوئنت (Convergence)