شبیه سازی سریز استوانه ای مدل توربولانسی kOmegaSST

در این پروژه جریان آزاد بر روی سریز استوانه ای با حلگر interFoam شبیه سازی شد. برای شبیه سازی جریان مغشوش از مدل توربولانسی kOmegaSST استفاده شده است و اثرات زبری دیواره با تابع دیواره لحاظ شده است. برای محاسبه ی عمق جریان در پایین دست جریان و محاسبه دبی خروجی توابع مناسب توسط ابزار swak4Foam نوشته شده است.

 

جزییات بیشتری از این شبیه سازی در ادامه مطلب آمده است.

ادامه نوشته

فروپاشی قطره مایع با جریان گاز

در این مطالعه به شبیه سازی فروپاشی قطره مایع توسط جریان عبور گاز پرداخته شده است. سیستم دو فازی گاز مایع به روش حجم سیال (حلگر interFoam و compressibleInterFoam) قابل شبیه سازی است.

برای کاهش حجم محاسبات از هندسه ی متقارن محوری در این مطالعه استفاده شده است و سپس شبکه در منطقه ی موردنظر چندین مرتبه ریز شده است. روند کلی ایجاد هندسه و نتایج شبیه سازی در ادامه مطلب توضیح داده شده است.

ادامه نوشته

نیروی وارد از سمت موج بر جسم نیمه مغروق

جسم نیمه مغروق استوانه ای با سطح مقطع مربع و دایره در برخورد با موج استوکس قرار داده شده است و نیروی درگ و لیفت وارد بر آن محاسبه می گردد. سطح آزاد با روش حجم سیال (VOF) مدل میشود و اغتشاش جریان با استفاده از مدل آشفتگی گردابه های بزرگ (LES) و زیر مدل smagorinsky لحاظ شده است. این شبیه سازی با حلگر olaFoam انجام شده است. حلگر olaFoam با افزودن شرایط مرزی تولید و جذب موج در حلگر interFoam ایجاد شده است.

برای دیدن جزییات بیشتر از این شبیه سازی به ادامه مطلب مراجعه کنید.

ادامه نوشته

جداسازی گاز از مایع با حلگر interFoam

در این شبیه سازی مخلوط  ۵۰-۵۰ آب و گاز برای چند ثانیه ساکن باقی می مانند تا کاملا از هم جدا شوند و فصل مشترک بین این دو فاز شکل بگیرد. گاز به دلیل آنکه چگالی کمتری دارد به تدریج در بالای آب قرار می گیرد. برای شبیه سازی از حلگر interFoam استفاده شده است. برای شبیه سازی مقدار اولبه ی کسر حجمی (alpha) را داخل میدان ۰/۵ فرض شده است. بنابراین با این حلگر می توان فرآیند جداسازی دو فاز مخلوط نشدنی همچون آب و روغن یا آب و نفت و مانند آن را نیز مدلسازی کرد.

شبیه سازی برخورد قطره به سطح جامد با interFoam

یکی از زمینه های فعال تحقیقاتی بررسی موضوع برخورد قطره به دیواره است. در مدلسازی برخورد قطره به سطح جامد زوایه تماس دینامیکی از اهمیت خاصی برخوردار است و نقش بسزایی در رفتار نهایی قطره ایفا می کند. در این مطالعه که با همکاری یکی از دوستان صورت گرفت علاوه بر مدل زاویه ی تماس دینامیکی که در نرم افزار اوپن فوم وجود داشت چندین مدل زوایه تماس دینامیکی نیز نوشته شد. نتایج این تحقیق در مجله مکانیک مدرس ارائه شده است.

 

مدلسازی جریان و انتقال حرارت در جریان دوفاز با interFoam

حلگر interFoam در اپن فوم برای مدلسازی جریان دوفاز بکار می رود این حلگر از روش VOF برای مدلسازی سطح مشترک بین دوفاز استفاده میکند. VOF یکی از رایج ترین شیوه های تعقیب سطح است که تقریبا در همه ی نرم افزارهای تجاری و رایگان برای پیگیری سطح پیاده سازی شده است.

حلگر interFoam برای شبیه سازی جریان دوفازی غیر قابل تراکم بکار می رود. یکی از مسائلی که با این حلگر شبیه سازی کردم. مدلسازی رژیم جریان  اسلاگ (slug) در میکرولوله ها بود. البته پروژه من شامل تحلیل انتقال حرارتی نیز میشد. بنابراین نیاز شد تا تغییراتی در حلگر interFoam داده شود تا در کنار حل هیدرودینامیک (معادلات پیوستگی و مومنتم) به حل معادله ی انرژی نیز بپردازد.

نتایج این مدلسازی در اولین کنفرانس انتقال جرم و انتقال حرارت ایران ارائه شد.

http://www.civilica.com/Paper-ICHMT01-ICHMT01_026.html

تغییر فاز با اپن فوم

مدلسازی فرآیند کاویتاسیون یا مدلسازی جوشش تبخیر و .... جز زمینه های فعال تحقیقاتی است.  کاویتاسیون در سرعت های بالا زمانی که فشار کمتر از فشار جو می شود رخ میدهد. برای مدلسازی کاویتاسیون مدلهای مختلفی ارائه شده است. برای مدلسازی فرآیند کاویتاسیون در اپن فوم حلگر interPhaseChangeFoam وجود دارد. مدلهای انتقال جرم موجود در  این نرم افزار  عبارتند از: Kunz و Merkle و  SchnerrSauer البته امکان اضافه کردن سایر مدلهای انتقال جرم نیز وجود دارد.

اما موضوع جذابتر دیگر! جوشش است که تز کارشناسی ارشدمم بود! البته باید گفت ارشد سخت گذشت! برای جوشش حلگری در اپن فوم وجود ندارد! بنابراین من سعی کردم که خودم دست بکار شم! آشنایی و مدلسازی جوشش حسابی وقتم ازم گرفت! مطالعه ی مطالب مختلف! و سعی در نوشتن کد! تا بالاخره به نتیجه رسید.

برای برنامه نویسی تو اپن فوم تلاش کنید ابتدا نزدیکترین حلگر به حلگر مدنظرتان را پیدا کنید! سپس شروع به کدخوانی کنید و ببینید نیاز است چه تغییراتی در آن دهید تا بتوانید مسئله ی خود را با آن حل کنید.

به همین منظور من حلگر interPhaseChangeFoam را به عنوان حلگر پایه انتخاب کردم! نیاز بود تا معادله ی انرژی حل شود! و بجای مدل های انتقال جرم بر پایه ی فشار! مدلهای انتقال جرم برپایه ی دما به آن اضافه شود و تغییراتی در الگوریتم پیزو اعمال شود. 

خوشبختانه سرانجام تونستم کد نوشته شده را برای دو benchMark اعتبار سنجی کنم.

۱- مسئله ی استفان

۲- مسئله جوشش فیلم

نتایج این مطالعه در اولین کنفرانس جرم و انتقال حرارت ایران ارائه شد! 

http://www.civilica.com/Paper-ICHMT01-ICHMT01_027.html