معرفی و دانلود کتاب انسیس فلوئنت پیشرفته: شبیه سازی جریان های چند فازی

معرفی کتاب انسیس فلوئنت پیشرفته: شبیه سازی جریان های چند فازی

کتاب انسیس فلوئنت پیشرفته نوشته‌ی مهدی دادخواه تهرانی و مائده نعمتی، به موضوع جریان‌های سیال چند فازی می‌پردازد و می‌کوشد نحوه‌ی شبیه‌سازی آن‌ها با نرم‌افزار انسیس فلوئنت را آموزش دهد. این راهنما، به انواع مدل‌های چند فازی همچون VOF، میکسچر، بخار مرطوب و DPM اشاره می‌کند و همراه با مثال‌هایی عملی توضیح می‌دهد که چطور می‌توان آن‌ها را در این نرم‌افزار محاسبه، مدل‌سازی و اجرا نمود.

درباره‌ی کتاب انسیس فلوئنت پیشرفته

یکی از وضعیت‌هایی که در مکانیک سیالات مورد بحث قرار می‌گیرد، مربوط به زمان‌هایی است که بیش از یک سیال وجود دارد. در این موقعیت‌ها، حداقل دو سیال متفاوت با هم برخورد دارند که باعث می‌شوند شرایط به‌مراتب پیچیده‌تر شود. به این حالت اصطلاحاً جریان چند فازی گفته می‌شود. برای مثال وقتی قایقی بر روی آب حرکت می‌کند، ما باید یک وضعیت چند فازی مواجهیم که در آن دو سیال آب و هوا دخیل هستند. مشکل اینجاست که در شرایط چند فازی، سطوح مشترکی بین سیالات شکل می‌گیرد. در این قسمت‌های مشترک، کمیت‌های موجود دچار ناپیوستگی شده که در نهایت باعث می‌شود محاسبات و مدل‌سازی آن خیلی سخت‌تر شود. وضعیت چند فازی به کرات در صنایع مختلف مثل گاز و نفت و آب وجود دارد.

به همین خاطر مهندسین این رشته‌ها برای اینکه محاسبات دقیق‌تری از این حالات داشته باشند، مجبورند از نرم‌افزارهای محاسبات عددی یا اصطلاحاً CFDها استفاده کنند که یکی از کاربردی‌ترین آن‌ها، انسیس فلوئنت است. انسیس به دلیل امکانات شبیه‌سازی انواع سیالات و جریان‌ها و مدل‌ها، به شکل گسترده‌ای در پروژه‌های بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. کتاب انسیس فلوئنت پیشرفته نوشته‌ی مهدی دادخواه تهرانی و مائده نعمتی تلاش کرده این ابزار را معرفی کند و شیوه‌ی شبیه‌سازی جریان‌های چند فازی را آموزش دهد. این کتاب مراحل مدل‌سازی این نوع سیالات را تشریح می‌کند و آن‌ها را گام‌به‌گام توضیح می‌دهد.

به‌طورکلی فازها در دینامیک سیالات می‌توانند مایع، گاز یا جامد باشند. در سیستم چند فازی اما، فازها به موادی اطلاق می‌شوند که در تعامل با میدان سیالی که در آن قرار دارند، پاسخ‌های متفاوتی ارائه می‌دهند. به عبارت بهتر، فازها الزاماً از نظر جنس با هم فرق ندارند، بلکه ممکن است از لحاظ ابعاد ذرات نیز متفاوت باشند. مثلاً اگر در یک میدان، دو ذره‌ی جامد هم‌جنس وجود داشته باشد که از نظر اندازه‌ با هم فرق داشته باشند، کارشناسان این وضعیت را جزو جریانات سیال چند فازی دسته‌بندی می‌کنند. در این صورت ما این مدل سیالی را در خیلی از موقعیت‌ها تجربه می‌کنیم.

از طرفی باید این نکته را مدنظر داشت که در دنیای امروز و با وجود هزینه‌های سرسام‌آور ساخت تجهیزات و اجرای پروژه‌ها، ما بدون شبیه‌سازی امکان انجام کاری را نداریم. حتی شبیه‌سازی واقعی هم بسیار پرهزینه است و زمان زیادی می‌برد. ضمن اینکه همیشه احتمال خطا در محاسبات هست. به همین خاطر نرم‌افزارهای شبیه‌سازی ابزاری بسیار مفید به‌حساب می‌آیند که با کمک آن‌ها می‌توان با کمترین هزینه و زمان، بزرگ‌ترین پروژه‌ها را مدل‌سازی کرد، دشوارترین محاسبات را انجام داد و نتایج را تحلیل نمود. در مورد حالت سیال چند فازی، نرم‌افزار انسیس همین امکانات را در اختیار کاربر می‌گذارد. مهدی دادخواه تهرانی و مائده نعمتی در کتاب انسیس فلوئنت پیشرفته، به انواع مدل‌های چند فازی مثل VOF، میکسچر، بخار مرطوب و DPM اشاره می‌کنند و هر یک را به‌تفصیل توضیح می‌دهند. همین‌طور با ذکر مثال می‌گویند که چطور می‌توان محاسبات هر یک از این مدل‌ها را در این نرم‌افزار انجام داد و آن‌ها را مدل‌سازی کرد.

کتاب انسیس فلوئنت پیشرفته را موسسه فرهنگی هنری دیباگران تهران به چاپ رسانده است.

کتاب انسیس فلوئنت پیشرفته برای چه کسانی مناسب است؟

این کتاب به دانشجویان رشته‌ی مکانیک سیالات پیشنهاد می‌شود. همین‌طور متخصصان و کارشناسان حوزه‌های نفت و گاز و آب هم می‌توانند از این راهنما برای پروژه‌هایشان استفاده کنند.

در بخشی از کتاب انسیس فلوئنت پیشرفته: شبیه سازی جریان های چند فازی می‌خوانیم

لازم به ذکر است که استفاده از شبکه چهارضلعی یا شش وجهی در ناحیه‌(ها)یی که در آن جا تنش سطحی تأثیرگذار است، در محاسبه دقیق‌تر اثرات تنش سطحی بسیار موثر خواهد بود. اگر امکان استفاده از شبکه چهارضلعی یا شش وجهی برای تمام ناحیه‌ی حل فراهم نمی‌باشد، از یک شبکه‌بندی مرکب از المان‌های چهارضلعی و شش‌وجهی در مناطق تحت تأثیر، استفاده شود.

انسیس فلوئنت از هموارسازی برپایه‌ی نود، جهت کسر حجمی یکنواخت شده و از گرادیان‌های برپایه‌ی نود، جهت محاسبه انحنای یکنواخت شده به منظور دستیابی به دقت و پایداری حل بیشتر، استفاده می‌کند.

پرش فشار ناشی از تنش سطحی، در حالت طبیعی ناپیوسته است و به طور موضعی در فصل مشترک اتفاق می‌افتد. این دشواری‌های عددی با استفاده از یک دستورالعمل حل تقریبی با در نظر گرفتن توزیع یکنواخت شده میدان کسر حجمی در فصل مشترک با عرض محدود، مرتفع می‌گردد.

فهرست مطالب کتاب

روش‌های مدل‌سازی سیالات چند فازی
مدل چند فازی Volume of Fluid (VOF)
مدل چند فازی Mixture
مدل چند فازی Eulerian
مدل بخار مرطوب (Wet steam)
مدل‌سازی Eulerian Wall Film
مدل فاز گسسته DPM