شبیه سازی و سیمولیشن CFD

شبیه‌سازی خصوصیات هیدرولیکی زهکش‌های زیرزمینی با استفاده از مدل CFD

زهکش‌ها مهمترین قسمت آبیاری محسوب می‌شود که برای طراحی و ساخت زهکش‌هایی با کارایی بالا و جلوگیری از ماندابی شدن زمین لازم است که اطلاعات کاملی از چگونگی مکانیسم جریان درون لوله‌های زهکش داشته باشد. به دلیل پیچیده بودن هندسه مجاری لوله زهکش، استفاده از دینامیک سیالات برای مطالعه خصوصیات هیدرولیکی جریان درون لوله‌های زهکش، بسیار مناسب می‌باشد. در این تحقیق، با استفاده از مدل عددی CFD و کامپیوتریFLUENT ، رفتار جریان داخل لوله زهکش زیرزمینی را تعیین نحوه توزیع سرعت و فشار و همچنین پروفیل سطح آب در لوله‌های زهکش و نیز گرادیان هیدرولیکی شبیه سازی و سیمولیشن CFD برای مقطع طولی نیم متر پایین­تر از کف لوله زهکش را به منظور طراحی هیدرولیکی زهکش‌ها شبیه‌سازی شد. بدین منظور، از مدل فیزیکی زهکش زیرزمینی که در آزمایشگاه گروه مهندسی آب دانشگاه تبریز ساخته شده، استفاده شد و سپس جریان درون لوله زهکش توسط مدل CFD شبیه‌سازی شدند و با ترسیم خطوط جریان توسط FLUENT نقاطی که افت زیادی دارند مشخص شدند بردارهای خطوط جریان درoutlet و intel لوله زهکش و همچنین پروفیل سطح آب و گرادیان هیدرولیکی در مقطع طولی زهکش برای دبی 67/69 لیتر بر ثانیه شبیه‌سازی شدند.نتایج دست آمده از شبیه‌سازی مطابقت بسیار خوبی با نتایج آزمایشگاهی دارد و بیانگر این موضوع شبیه سازی و سیمولیشن CFD شبیه سازی و سیمولیشن CFD است که مدل CFD می‌تواند ابزار بسیار مناسبی برای شناخت هیدرولیک جریان درون زهکش‌های زیرزمینی و کمک به طراحی آن باشد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Simulation Underground drainage using models CFD

نویسندگان [English]

• Aliasghar Mirzaei 1
• Amirhossien Nazemi 2
• Ali Ashraf Sadredini 3

Drainage are major part irrigation that Drainage design and construction with high efficiency, and perevevt of Saturation land essintion is information perfect of how mechanism flow into the of the drainage pipes.this study using physical models CFD and computer FLUENTto give behavior of the underground drainage pipe to get the distribution velocity and profiles surface water in drainage pipes and hydraulic Gradient for 0.5 شبیه سازی و سیمولیشن CFD m long section of the floor below drainage pipes, this purpose desing hydraulic drainage simulations For a physical model of the drainage water in the Laboratory Engineering of water Tabriz University was built then flow drainage pipe simulations by the model CFD and whit drawn the lines flow by FLUENT poits that losses have been identified. also The lines flow in the drainage pipe outlet and intel were simulated. The results obtained by simulation match very well with the experimental results. In result CFD model that can be very useful tools for understanding the flow of underground drainage and to help design it.

مراجع

1. سلطانی، مجید و رحیمی، روح الله. 1386. دینامیک سیالات محاسباتی به کمک نرم افزار Fluent. انتشارات طراح

2. شمسایی، ابوالفضل. 1387. هیدرولیک جریان در محیط­های متخلخل، جلد اول مهندسی زهکشی. چاپ ششم. انتشارات دانشگاه صنعتی امیر کبیر.

4. مهرابیان، مظفرعلی(ترجمه). 1386. دینامیک سیالات محاسباتی، اصول و کاربردها. چاپ دوم، انتشارات دانشگاه شهید باهنر کرمان.

5. Song, C.C.S. , Fellow. and Zhou, F. 1999. Simulation of free surface flow over spillway. J. Hydr Eng, ASCE. 125(9):959-967

6. Chen, Q. , Dai, G. and Liu, H. 2002. Volume of fluid model for turbulence numerical simulation of stepped spillway over flow. J. Hydr Eng, ASCE. 128(7):683-688.

7. Palau-Salvador G., Arviza-Valverde J., Bralts V.F. 2004. Hydraulic flow behavior through an in-line emitter

9. Salahedin, T.M. , Imran, J. and Chaudhry, F. 2004. Numerical modeling of three-dimensional flow field around circular piers. J. Hyd. Eng, ASCE. 130(2):91-100

10. Hardy, R.J. , Lane, S.N. , Lawless, M.R. , Best, J.L. , Elliot, L. & Ingham, D.B. 2006. Development and testing of a numerical code for treatment of complex river channel topography in three-dimensional CFD models with structured grids. 2006. J. Hydr Research. 43(5):468-480.

11. Zhao, C.H. , Zhu D.Z. & Rajaratnam, N. 2008. Computational and experimental study of surcharged flow at a 90◦ combining sewer junction. J. Hydr Eng, ASCE. 134(6):688-700

۱۱ گام اساسی انجام یک شبیه‌سازی موفق در فلوئنت

در قالب یک فایل آموزشی ساده، روان و به زبان فارسی، ۱۱ گام اساسی انجام یک شبیه‌سازی موفق در نرم افزار فلوئنت شرح داده شده است.

این آموزش حاصل تحقیقات گسترده‌ی تیم آموزشی “فلوئنت-دینامیک سیالات محاسباتی” می باشد و تهیه‌ی آن به تمامی علاقه‌مندان انجام شبیه سازی با نرم افزار فلوئنت توصیه می شود(این آموزش در قالب یک فایل PDF ارائه شده است).

5 دیدگاه برای ۱۱ گام اساسی انجام یک شبیه‌سازی موفق در فلوئنت

شهاب (خریدار محصول) – فوریه 8, 2019

دو تا از نکته هاش برام خیلی جالب بود

احسان جعفری (خریدار محصول) – مارس 25, 2019

به نظرم نکات خیلی خوبی شبیه سازی و سیمولیشن CFD بود که میتونه دقت شبیه سازی رو بالا ببره.

یاسر فراهانی (خریدار محصول) – اکتبر 30, 2020

نکات خوبی ارائه شده است اما بهتر بود گام سوم و هشتم باز شوند تا قابل فهم تر باشند.

گلنوش (خریدار محصول) – نوامبر 8, 2020

نکات خیلی خوبی گفته شده در این فایل و با دیدنش من مشتاق شدم که حتما دوره های دیگه هم خریداری کنم. موفق باشین

فرهاد منصوری – ژانویه 23, 2021

بسیار خوب و جامع بود به خصوص نکات مربوط به تست های استقلال از شبکه و استفاده از adaptive mesh و ضریب تخفیف انتقال حرارت که نکات بسیار کلیدی و مفید بودند.
اما نکات اولیه گفته شده تقریبا در هنگام شبکه بندی مورد توجه کاربران می باشد و هر کسی که شبکه ایجاد می کند مطمئنا در داخل نرم افزار با دقت بالاتری به این موضوعات می پردازد
چند نکته ای که برای بهبود این اموزش به ذهنم می رشد نکات زیر است:
۱- در مورد انتخاب مدل توربولانسی و تاثیر آن حتی کم، چیزی گفته نشده است( فقط اشاره شده است).
۲- تفاوت های متد و الگوریتم های حل مسئله بهتر بود اشاره شود چون در شبیه سازی بسیار مهم هستند.
۳- استفاده از مش پلی هدرال فلوئنت در چه مواردی بهتر میباشد.

شبیه سازی و سیمولیشن CFD

2-1 مدل سازی جریان

2-2 مسیر یابی ذرات

2-3 معادله نسبت فرسایش

3-1 حوزه محاسباتی و تولید مش

3-3 راه حل های جریان

3-4 نتایج فرسایش

4- مدل سازی دو بعدی فرسایش جریان حلقوی

4-1 روش پیش بینی فرسایش دو بعدی

4-2 مدل ترکیبی دو بعدی

4-3 مدل ترکیب دو بعدی با اصلاح ادهاک

In oil and gas production, annular flow is a common flow regime found in wells and pipelines. Predicting erosion in multiphase flow is a challenging task as so many factors and phase interactions are involved. Computational Fluid Dynamics (CFD) offers a way to predict multiphase flow erosion. This present work shows how this state-of-the-art erosion model is applied to a 3 inch elbow to calculate erosion under annular flow conditions and how an improved 2-D model is developed for calculating erosion in annular flow for elbow geometries. The CFD predicted results are compared with experimental data and good agreement is observed. Flow solution from شبیه سازی و سیمولیشن CFD CFD and collected erosion data are also utilized to improve a 2-D model for annular flow application. It is shown that the combined CFD and 2-D model is a promising erosion prediction procedure for annular flows.

در تولید نفت و گاز، جریان حلقه ای یک رژیم جریان رایج می باشد که در چاه ها و خط لوله ها یافت می شود. پیش بینی فرسایش در جریان چند فازی یک فرایند چالش برانگیز است زیرا بسیاری از عوامل و فعل و انفعالات فازی دخیل است. دینامیک سیالات محاسباتی یک شیوه ای برای پیش بینی فرسایش جریان چند فازی است. این مطالعه نشان می دهد که چگونه این مدل فرسایشی پیشرفته به یک جریان سه اینچی برای محاسبه فرسایش تحت شرایط جریان حلقوی اعمال می شود و چگونه یک مدل دو بعدی پیشرفته برای محاسبه فرسایش در جریان حلقوی برای شکل های هندسی مختلف توسعه می یابد. نتایج پیش بینی شده CFD با داده های ازمایشی مقایسه شده و هم خوانی خوبی مشاهده می شود. راه حل جریان از CFC و داده های فرسایشی چمع اوری شده برای بهبود یک مدل دو بعدی برای کاربرد جریان حلقوی استفاده می شود. نشان داده شده است که CFD و مدل دو بعدی ترکیبی یک روش پیش بینی فرسایش برای جریان های حلقوی است.

دانلود رایگان شبیه سازی و سیمولیشن CFD شبیه سازی توربین باد در ansys cfx

‫اﻧﺮژی ﺑﺎدی ﻣﺎﻧﻨﺪ ﺳﺎﻳﺮ ﻣﻨﺎﺑﻊ اﻧﺮژی ﺗﺠﺪﻳﺪ ﭘﺬﻳﺮ ﺑﻄﻮر ﭘﺮاﻛﻨﺪه روی ﻛـﺮه زﻣـﻴﻦ وﺟـﻮد دارد . اﻳﻦ اﻧﺮژی ﻗﺒﻞ از اﻧﻘﻼب ﺻﻨﻌﺘﻲ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﻳـﻚ ﻣﻨﺒـﻊ اﻧـﺮژی ﻣـﻮرد اﺳـﺘﻔﺎده ﻗـﺮار ﻣـﻲ ﮔﺮﻓﺖ . در ﻃﻲ اﻧﻘﻼب ﺻـﻨﻌﺘﻲ ، ﺳـﻮﺧﺘﻬﺎی ﻓـﺴﻴﻠﻲ ﺑـﻪ ﺳـﺒﺐ ﻓﺮاواﻧـﻲ ، ارزاﻧـی و ﺑﺨـﺼﻮص ﻗﺎﺑﻠﻴﺖ ﺣﻤﻞ آﻧﻬﺎ ، ﺟﺎی اﻧﺮژی ﺑﺎدی را ﮔﺮﻓﺘﻨﺪ .

تابش نامساوي خورشيد در عرض‌هاي مختلف جغرافيايي به سطح ناهموار زمين باعث تغيير دما و فشار شده و در نتيجه باد ايجاد مي‌شود. به علاوه اتمسفر كره زمين به دليل چرخش، گرما را از مناطق گرمسيري به مناطق قطبي انتقال مي‌دهد كه باعث ايجاد باد مي‌شود. انرژي باد طبيعتي نوساني و متناوب داشته و وزش دائمي ندارد.

از انرژي هاي بادي جهت توليد الكتريسيته و نيز پمپاژ آب از چاهها و رودخانه ها، آرد كردن غلات، كوبيدن گندم، گرمايش خانه و مواردي نظير اينها مي توان استفاده نمود. استفاده از انرژي بادي در توربين هاي بادي كه به منظور توليد الكتريسته بكار گرفته مي شوند از نوع توربين هاي سريع محور افقي مي باشند. هزينه ساخت يك توربين بادي با قطر مشخص، در صورت افزايش تعداد پره ها زياد مي شود.

این فایل مربوط به شبیه سازی حل گذرا توبین باد در نرم افزار انسیس cfx می باشد. مدل آشفتگی استفاده شده برای حل scale adaptive simulation (SAS) می باشد. کل زمانی حل ۴ ثانیه با گام زمانی ۰.۰۰۵ و مش نهایی مورد استفاده ۵۰ میلیون سلول است.

شبیه سازی تهویه دیتا سنتر

مکانیک شاره‌ها یا مکانیک سیالات به انگلیسی - Fluid mechanics - یکی از شاخه‌های وسیع در مکانیک محیط‌ های پیوسته را تشکیل می‌دهد. مکانیک سیالات هم با همان اصول مربوط به مکانیک جامدات آغاز می‌شود، ولی موردی که این دو را از هم متمایز می‌سازد، این است که سیال بر خلاف جامدات قادر به تحمل تنش برشی نیست. با دانستن این مسئله معادله‌ هایی برای تحلیل حرکت سیالات طرح‌ ریزی شده است. این معادلات به احترام ناویه و استوکس دو ریاضی‌ دان بریتانیایی و فرانسوی به نام معادلات ناویه-استوکس نامیده می‌شوند. تحلیل و شبیه سازی های سیالات و انتقال حرارت یا CFD - Computational Fluid Dynamics در حقیقت حل معادله ناویر استوکس برای حجم های کوچک از مدل اصلی می باشد. در این روش کل حجم مورد نظر ابتدا به حجم های بسیار کوچکی در عملیات مش بندی تقسیم می شود و پس از اعمال شرایط مرزی، معادلات مذکور برای کلیه المان ها حل می شود .

شبیه سازی های سیالاتی یا CFD از لحاظ روال کلی مشابه تحلیل های استاتیکی و دینامیکی FEM و FEA می باشد. در هر دو روش برای حل از المان های بسیار کوچک تری نسبت به مدل اصلی استفاده می شود .

امروزه با بالا رفتن سرعت پردازش رایانه ها، تحلیل و سیمولیشن CFD تهویه گزینه مناسبی برای بررسی تهویه و خنک سازی فضاهای سر بسته مانند دیتا سنتر، اتاق سرور و تاسیسات ماین کردن سکه های دیجیتال است.

اهمیت بالای عملکرد مناسب تهویه در Data center و Mining farm بدلیل حساسیت سرور ها و تجهیزات ماینینگ و حرارت بالای تولید شده توسط آنها در زمان پردازش است. به همین دلیل در شرایطی که سیستم تهویه دیتا سنتر و یا اتاق ماینینگ مناسب نباشد، به مرور زمان دما افزایش می یابد که این افزایش دما می تواند موجب خاموش شدن دستگاه ها و سرور ها شده و در عین حال کارایی آن ها را کاهش دهد .

مراحل انجام تحلیل انتقال حرارت در دیتا سنتر و ماینینگ فارم بدین صورت است که ابتدا مدل سه بعدی از محل دیتا سنتر یا محل ماینینگ تهیه می شود. سپس با توجه به نوع سرور ها و شبیه سازی و سیمولیشن CFD مشخصات آنها و یا مشخصات دستگاه های ماینر، بار حرارتی سیستم مشخص می گردد .

پس از این مرحله ظرفیت سیستم تهویه طراحی شده و نقاط ورود جریان هوا به محوطه در نرم افزار گنجانده می شود. در ادامه و پس از مشخص شبیه سازی و سیمولیشن CFD کردن شرایط مرزی، عملیات مش بندی آغاز می شود. پیش از اجرای مش بندی، مناطقی که دارای اهمیت بیشتری هستند به عنوان نقاط حساس شناسایی می شود و مش بندی این مناطق ریز تر از سایر مناطق در نظر گرفته می شود. به عنوان مثال، دریچه های ورودی هوا و قفسه های سرور که حرارت بالایی تولید می کنند دارای مش بندی کوچکتری خواهند بود .

با پایان مش بندی مدل، شبیه سازی و سیمولیشن تهویه آغاز می شود. پس از اتمام سیمولیشن، نتایج شبیه سازی قابل بررسی است .

با استفاده از نتایج شبیه سازی انتقال حرارت و سیمولیشن ترمودینامیک دیتا سنتر و تجهیزات ماین کردن کوین، می توان مشکلات سیستم تهویه را به خوبی شناسایی کرد. همچنین امکان مشاهده مناطقی که جریان هوا در آن ها مناسب نیست وجود خواهد داشت. سیمولیشن انتقال حرارت سرور و ماینر کمک می کنم دمای هوا در نقاط مختلف نیز محاسبه گردد .