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

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 مستقیم Atomization به روش حجم سیال با interFoam

برای شبیه سازی Atomization از دو روش استفاده می شود.

 

۱- شبیه سازی مستقیم:

معمولا در این شبیه سازی از یکی از روش های تعقیب سطح همچون روش حجم سیال (VOF) برای شبیه سازی پدیده ی Atomization استفاده می شود. حلگر مناسب برای این روش در اپن فوم interFoam و یا interDyMFoam است. این روش معمولا از لحاظ محاسباتی بسیار سنگین است و نیاز به شبکه ی ریز دارد.

۲- شبیه سازی اویلری- لاگرانژی:

در این روش قطرات بصورت ذرات جامد لحاظ می شوند. فرایند جدایش و انعقاد توسط برخی از توابع لحاظ می شود. در این روش توزیع قطر قطرات را می توان به عنواه خروچی بر گرداند. حلگر مناسب برای اینوع شبیه سازی در اپن فوم حلگر sprayFoam است.

در این پروژه جریان سیال با زاویه از دو انژکتور خارج می شود. جت های خروجی در ادامه باهم برخورد می کنند.  شبکه یک مکعب ساده با شبکه غیریکنواخت شش وجهی است که با ابزار blockMesh ایجاد شده است. برای اعمال شرط مرزی سرعت و حجم سیال از ابزار groovyBC در صفحه ی انژکتور استفاده شده است. سپس مساله با دو حلگر interFoam و interDyMFoam و برای دو حالت آرام و آشفته آماده شده است.

۱- شبکه باblockMesh

 

2- کانتور حجم سیال (برخورد جت های آب بهم) و بریده ای از کانتور سرعت در صفحه ی میانی

ادامه عکس ها در ادامه مطلب

 

ادامه نوشته

شبیه سازی انتقال جرم در جریان دوفاز با توسعه حلگر interFoam

برای شبیه سازی جریان دوفازی در اپن فوم حلگرهای متنوعی وجود دارد. در مسائلی که دینامیک سطح مشترک دارای اهمیت است مثل بررسی خیزش تک حباب در مایع ساکن از روش های تعقیب سطح استفاده می شود. در اپن فوم حلگر interFoam به روش حجم سیال (VOF) به تعقیب فصل مشترک بین دو فاز تراکم ناپذیر می پردازد. برای این پژوهش نیاز شد تا این حلگر توسعه داده شود. برای شبیه سازی انتقال جرم بین این دوفاز مدل Continuous Species Transfer (CST) به این حلگر افزوده شد.این مدل یک معادله ی PDE برای توزیع ذرات در کل جریان دوفازی شامل سطح مشترک ارائه می کند و شرایط مرزی حاکم بر فصل مشترک همچون ضریب هنری بصورت ترمهایی در معادله ی انتقال لحاظ میشود.

 

در این پژوهش به منظور بررسی اثر انتقال جرم بر روی واکنش های شیمیایی؛ یک سیستم واکنشی موازی بصورت زیر نیز در نظر گرفته شده است.

A+B-----------------> P

A+P----------------->Q

که در این سیستم A  گونه ی انتقالی B گونه غیر انتقالی و P محصول و Q محصول جانبی (ناخواسته) است.

 

نمونه ای از توزیع غلظت گونه ی A در یک فرآیند غیر واکنشی:

برای اطلاعات بیشتر در مورد این شبیه سازی به ادامه مطلب مراجعه کنید.

ادامه نوشته

شبیه سازی جریان سطح آزاد سیال ویسکوالاستیک با توسعه حلگر viscoelasticFluidFlow

سیالهای ویسکوالاستیک  دسته ای از سیالهای غیرنیوتنی هستند. در اپن فوم حلگر visocoElasticFoam در نسخه های extended  مثلا foam-ext3 به حل جریان تک فاز ویسکوالاستیک می پردازد. این حلگر مدلهای مختلف جریان ویسکوالاستیک را پشتیبانی می کند.

 

در این پروژه با الگوبرداری از حلگر ویسکوالاستیک مدل های ویسکوالاستیک به حلگر دوفازی interFoam افزوده شد. اسم حلگر حاضر interViscoelasticFoam گذاشته شده است. سپس با کمک این حلگر مساله شکست سد با سیال LPPT شبیه سازی شد.

همکنون با همکاری یکی از دوستان مشغول اعتبارسنجی این حلگر بر روی خیزش حباب هوا در سیال ویسکوالاستیک هستیم.

برخورد قطره به دیوار و پاسخ حرارتی دیواره

در این پروژه با بهره گیری از دو حلگر chtMultiRegionFoam و حلگر interFoam حلگری با نام chtInterHeatFoam نوشته شد. حلگر interFoam به روش حجم سیال (VOF) به حل جریان دوفازی می پردازد و حلگر chtMultiRegionFoam حلگری است که به حل معادلات جریان و انتقال حرارت بین چند ناحیه می پردازد. این نواحی می تواند جامد یا سیال باشد. حلگر chtMultiRegionFoam به حل جریان تک فاز تراکم پذیر و تراکم ناپذیر می پردازد.  برای بررسی انتقال حرارت در برخورد قطره به دیواره نیاز بود تا معادله ی انرژی به حلگر interFoam اضافه گردد و سپس حلگر با روش ارائه شده در حلگر chtMultiRegionFoam برای حل معادله انرژی در چند ناحیه اصلاح شود. در این مساله نیاز است. تا معادلات سیال به روش حجم سیال برای جریان دو فازی و معادله ی انتقال حرارت برای جریان دوفازی و دیواره حل گردد.

 

عکس های بیشتر در ادامه مطلب

ادامه نوشته

شبیه سازی جریان اسلاگ در میکروکانال با افزودن معادله انرژی به حلگر interFoam

در این مطالعه جریان اسلاگ ( slug) در میکروکانال مدلسازی شد. از ویژگیهای این مدلسازی:

 

1- استفاده از شرط مرزی تناوبی (cyclic)

2- مدلسازی متقارن محوری

اشاره کرد. در این مطالعه معادله انتقال حرارت به حلگر interFoam اضافه شده است. نتیجه این مطالعه در فصلنامه مکانیک سیالات و آیرودینامیک و در مجله Heat Transfer-Asian Research به چاپ رسیده است.

توزیع دمای بی بعد اطراف حباب:

 

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