• پروژه برخورد مخروط با سطح آزاد آب به روش CFD با نرم افزار CFX و شبکه بندی مجدد VOF Free Surface Reynolds Stress water impact 6 DOF dynamic equation دینامیک سیالات محاسباتی

شبیه سازی برخورد مخروط با سطح آزاد آب

در این تحقیق برخورد دو مخروط با زاویه راس مختلف با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و به کمک نرم افزار تجاری CFX شبیه سازی گردیده است. برای مدل سازی سطح تماس دو فاز سیال هوا و سیال آب و الگوی جریان در سطح تماس در حین برخورد مخروط به سطح آزاد از روش حجم سیال (VOF) استفاده گردیده است. مخروط با سرعت اولیه مشخص به سطح آزاد آب برخورد داده شده و الگوی جریان و دینامیک مخروط بررسی گردیده است. برای کاهش حجم محاسبات، شبیه سازی از لحظه برخورد مخروط به سطح آزاد صورت گرفته که سرعت برخورد مخروط بار زاویه راس ۲۰ و ۴۵ درجه با سطح آزاد سیال مطابق آزمایش صورت گرفته توسط باکر بوده و به ترتیب ۳٫۸۵ و ۴٫۰۵ متر بر ثانیه است. جهت مدل سازی دینامیک مخروط از معادلات دینامیکی شش درجه آزادی جسم صلب استفاده گردیده و به طبع مخروط دارای سرعت متغیر در راستای عمود به سیال است. سیال به صورت لزج و تراکم ناپذیر در نظر گرفته شده و اثرات آشفتگی جریان نیز لحاظ گردیده است. مدل های آشفتگی مختلف به کار برده شده و نتایج حاصله برای هر مدل آشفتگی با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردیده و مدل آشفتگی مناسب بر اساس نتایج مدل Reynolds Stress انتخاب شده است. شرایط دمایی به صورت همدما بوده دمای محیط و فشار محیط به ترتیب ۲۵ درجه سانتیگراد و ۱ اتمسفر در نظر گرفته شده است. روش حل به صورت گذرا بوده و بازه زمانی ۴-۱۰ در نظر گرفته شده است. مقادیر مختلف بازه زمانی بررسی گردیده و به ازای این مقدار بیشترین سرعت همگرایی و در عین حال رسیدن مقادیر باقیمانده به ۴-۱۰ حاصل گردیده است. بویانسی در نظر گرفته شده است و شتاب گرانش ۹٫۸۱ متر بر مجذور ثانیه لحاظ گردیده است. شبکه بندی مناسب دامنه محاسباتی و تعداد المان ها بر اساس همگرایی نتایج حل عددی انتخاب گردیده است. در آنالیز صورت گرفته مخروط در داخل شبکه سیال حرکت می کند و تغییر شکل در المان های سیال ایجاد می شود. جهت جلوگیری از ایجاد اعوجاج در المان های دامنه محاسباتی از روش شبکه بندی مجدد استفاده گردیده که توسط یک اسکریپت و زمانی که مینیمم زاویه المان ها کمتر از ۱۵ درجه باشد صورت می گیرد. در اطراف مخروط یک ناحیه استوانهای شکل تعریف شده است که تنظیمات نرم افزار به گونه ای صورت گرفته که المان های این ناحیه دچار تغییر نشده و تغییر شکل ناشی از حرکت مخروط در شبکه سیال به خارج از این ناحیه منتقل گردد. با این روش تغییر شکل ها به المان های بزرگتر منتقل گردیده و تعداد شبکه بندی مجدد کمتری در روند حل مسئله مورد نیاز است. استفاده از این روش باعث می شود که اعوجاج (Mesh Distortion) در شبکه ایجاد نگردد و مشکلاتی در شبکه بندی مجدد با نرم افزارهایی مانند Fluent وجود دارد در این روش وجود نداشته و بسیار راحتر مسائل را می توان حل کرد. مدل های آشفتگی مختلف بررسی شده است و دقت آن ها نسبت به نتایج آزمایشگاهی تعیین گردیده است.

By | 2017-01-06T11:49:33+00:00 ژانویه 6th, 2017|Categories: رشته مکانیک|0 نظر

ارسال نظر

Translate »