مدل های توربولانسی در فلوئنت – مدل های مختلف توربولانس (Turbulence ansys fluent)

یکی از سوالات رایج برای دانشجویان انتخاب صحیح مدل های توربولانسی در فلوئنت ( مدل آشفتگی ) است. هریک از مدل های مختلف توربولانس (Turbulence models) فواید و محدودیت های خاص خود را دارند. برای داشتن یک شبیه سازی موفق در انسیس فلوئنت ،  دانستن ویژگی های مدل های توربولانسی امری ضروری است. در چند این مقاله و چند مقاله آینده به ترتیب به بررسی هریک ازین مدل های توربولانسی در انسیس فلوئنت می پردازیم تا بتوانید به راحتی مدل مناسب برای شبیه سازی خود را انتخاب کنید.

مدل های توربولانسی در فلوئنت - مدل های مختلف توربولانس

 

جریان توربولانس (Turbulence) و جریان آرام (Laminar) در انسیس فلوئنت

با توجه به شبیه­ سازی شما، مدل شما میتواند در سه ناحیه:

  1. آرام
  2. گذرا
  3. توربولانس

قراربگیرید. انتخاب مدل های توربولانسی در فلوئنت و درک پدیده توربولانس به شما  در اجرای یک شبیه­ سازی موفق در انسیس فلوئنت کمک شایانی خواهد کرد. در اولین مقاله مدل های مختلف توربولانس سعی بر این داریم تا شما را با مفاهیم جریان توربولانس و جریان آرام آشنا کنیم و سپس به بررسی دقیق هر مدل بپردازیم.

جریان آرام، جریانی است که در آن سیال به صورت منظم و تحت لایه ها و مسیرهای مشخص حرکت می­کند. به همین علت برای توصیف این نوع جریان از عبارت Laminar، به معنی طبقه­ بندی شده استفاده می­ شود. اما معمولا در اغلب جریان­های مهندسی، با انباشته شدن اغتشاشات جریان به روی یکدیگر و پس از عبور از مرحله گذار (Transient) یا همان مرحله میانی به جریان توربولانس می­ رسیم.

جریان آشفته در انسیس فلوئنت

 

به عبارت دیگر در اغلب پدیده­ های مهندسی جریان سیال به صورت آشفته یا توربولانس می­ باشد و به ندرت با جریان­ هایی که به صورت کاملا آرام یا Laminar هستند مواجه هستیم. همچنین علاوه بر پدیده ­های مهندسی، جریان­های موجود در پیرامون ما نیز به صورت آشفته در نظر گرفته می­ شود. به عنوان مثال جریان آب در رودخانه ، اغلب به صورت آشفته در نظر گرفته می ­شود.

 جریان توربولانس نوعی از جریان سیال است که در آن سیال تحت Fluctuation با نوسانات جریانی یا فرآینده های اختلاطی شدید قرار می­گیرد.

حتما بخوانید #
استقلال از شبکه فلوئنت - استقلال حل از شبکه در ansys fluent - استقلال از مش در انسیس

 چگونه میتوان رژیم جریان را در انسیس فلوئنت شناسایی کرد؟

اگر با دینامیک سیالات محاساباتی (CFD) آشنایی داشته باشید یا دروس مرتبط با سیالات را در دانشگاه گذرانده باشید ، با مفهوم رینولدز آشنا خواهید بود. همانطور که می دانید رینولدز یک کمیت بی بعد می­باشد که به کمک آن میتوان رژیم حاکم بر جریان را شناسایی کرد . و با استفاده از آن میتوان در نرم افزار انسیس فلوئنت مشخص کرد که جریان در شبیه­ سازی به چه صورت خواهد بود.

اما دقت داشته باشید در نرم افزار انسیس فلوئنت کمیتی به اسم رینولدز وجود ندارد و کاربر نمیتواند با وارد کردن عدد رینولدز رژیم جریانی خود را مشخص کند بلکه می بایست از بخش نشان داده شده در شکل زیر رژیم جریان مناسب شبیه ­سازی خود را به صورت دستی انتخاب کند.

جریان آرام laminar در انسیس فلوئنت

مدل های توربولانسی در فلوئنت – مدل های مختلف توربولانس

جریان توربولانس ذاتا یک پدیده تصادفی است. در نتیجه نمیتوان اثرات توربولانس را به صورت کامل در شبیه­ سازی های نرم افزار انسیس فلوئنت  مشاهده کرد. به همین دلیل برای مشاهده اثرات توربولانس در انسیس فلوئنت ، مدل­های مختلفی ارائه شده است تا کاربر با استفاده از آن بتواند مناسب­ ترین مدل برای شبیه­ سازی خود را انتخاب کند. در تصویر زیر برخی از مدل­های توربولانسی در انسیس فلوئنت نشان داده شده است.

مدل های مختلف توربولانس در انسیس فلوئنت

برای شبیه ­سازی توربولانس از سه روش استفاده می­ شود:

  • شبیه ­سازی عددی مستقیم ( این روش در نرم افزار انسیس فلوئنت موجود نمی­باشد)
  • شبیه­ سازی با استفاده از مدل های RANS یا ناویر-استوکس میانگیری شده
  • شبیه­ سازی گردابه­ های بزرگ (LES)

در نرم افزار انسیس فلوئنت مدل­های DNS استفاده نمی­ شود و ما تنها از دو روش RANS و LES می­توانیم استفاده کنیم. در شبیه­ سازی توربولانس با مدل­های RANS، معادلات برای مقدار متوسط زمانی و نوسانات متلاطم جریان حل می­ شوند و میدان لحظه ­ایی به صورت جمع مولفه­ های متوسط و نوسانی تعریف می­ شود.

این مدل­ها در نرم افزار انسیس فلوئنت به مدل­های تک معادله­ایی، دو معادله­ایی و…. تقسیم بندی می­ شود که هزینه محاسباتی متفاوتی را دارند. در شکل زیر هزینه محاسباتی مدل­های توربولانسی در انسیس فلوئنت مشخص شده است.

تفاوت مدل های مختلف توربولانس در فلوئنت

دوره آموزش انسیس فلوئنت - اموزش فلوئنت ansys fluent

حتما بخوانید

دوره آموزش فلوئنت

23 ساعت

برای استفاده از این مدل­ های مختلف توربولانسی در نرم افزار انسیس فلوئنت کافی است به بخش مدل رفته با توجه به شکل زیر یکی از مدل­های نمایش داده شده را انتخاب کنید.

 

انتخاب مدل توربولانس در فلوئنت

این مقاله به تدریج اپدیت می شود و مدل های توربولانسی در فلوئنت به همراه مزایا و معایب هریک توضیح داده می شود.با کلیک بر روی هر مدل به صفحه مقاله ان می روید.

مدل های توربولانسی فلوئنت

مطالب زیر را حتما بخوانید

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بیست − 17 =

آخرین جشنواره سال 98 | تا 60000 هزارتومان تخفیف دوره ها و آموزش هابرای مشاهده کلیک کنید
+