 |
اختلاط آشفته در یک مخزن هم زده
معرفی
این آموزش نشان می دهد که چگونه می توان اختلاط را در یک ظرف هم زده با کاشت یک گونه اثری از یک نقطه شبیه سازی کرد. جریان با استفاده از ماشین‌های دوار، رابط جریان سیال، مدل‌سازی می‌شود که معادلات ناویر-استوکس را در هندسه‌هایی با قطعات دوار مانند پروانه‌ها حل می‌کند. حمل و نقل گونه های ردیابی با استفاده از رابط حمل و نقل گونه های رقیق مدل شده است. گونه های ردیابی زمانی اضافه می شوند که میکسر در حال کار ثابت است. زمان اختلاط با مقایسه غلظت در یک نقطه اندازه گیری با غلظت متوسط در ظرف ارزیابی می شود.
تعریف مدل
هندسه مدل
شکل 1 هندسه مدل را نشان می دهد که مقطع شماتیک مخزن با پروانه چهار پره است. مخزن دارای چهار بافل است که به دیوار وصل شده است تا اختلاط را افزایش دهد. تیغه های میکسر و پروانه ها تقریباً بی نهایت نازک هستند. بذرپاشی گونه های کمیاب در نقطه کاشت مشخص شده انجام می شود. مخزن همچنین حاوی یک نقطه اندازه گیری، نزدیک به دیوار است، که در آن می توان غلظت را بررسی کرد.
دایره بین پروانه و دیواره مخزن، مرز مونتاژ است که در آن توری مجاز است در هنگام چرخش پروانه بلغزد.
شکل 1: هندسه مدل.
معادله دامنه و شرایط مرزی
سیال میکسر آب است و سرعت چرخشی 20 دور در دقیقه برای پروانه در نظر گرفته شده است. این چرخش با تجویز دامنه داخلی به عنوان یک دامنه دوار به دست می آید. مرز بین حوزه داخلی و خارجی به عنوان یک مرز تداومی تجویز می شود که تکانه را به سیال در حوزه بیرونی منتقل می کند.
عدد رینولدز بر اساس شعاع پروانه و سرعت نوک پروانه تقریباً 1.9 × 10 6 است ، به این معنی که جریان آشفته است. مدل آشفتگی k – ε در این مثال اعمال شده است.
دو روش برای رسیدن به شرایط عملیاتی وجود دارد. یکی این است که پروانه را با سرعت کامل شتاب دهید و منتظر بمانید تا جریان به حالت شبه پایدار برسد. این روش ساده است اما می تواند زمان بر باشد. یک روش محاسباتی کارآمدتر، ابتدا شبیه سازی جریان با استفاده از رویکرد روتور منجمد است. روتور منجمد به این معنی است که پروانه یا روتور در موقعیت منجمد قرار دارد. جریان در حوزه دوار از نظر یک سیستم مختصات دوار ثابت فرض می شود. سپس اثر چرخش توسط کوریولیس و نیروهای گریز از مرکز محاسبه می شود. این محلول با قسمت‌های غیر چرخشی جفت می‌شود که در آن‌ها جریان نیز ثابت فرض می‌شود، اما در یک سیستم مختصات غیر چرخشی. برای اطلاعات بیشتر در مورد روتور منجمد، به راهنمای کاربر ماژول CFD مراجعه کنید .
نتیجه شبیه‌سازی روتور منجمد، تقریبی برای جریان در شرایط عملیاتی است. نتیجه به موقعیت زاویه ای پروانه بستگی دارد و نمی تواند اثرات گذرا را نشان دهد. هنوز شرایط شروع بسیار خوبی برای رسیدن به شرایط عملیاتی است. در اینجا، برای اطمینان از رسیدن به شرایط عملیاتی صحیح، شبیه‌سازی‌های وابسته به زمان از محلول روتور منجمد شروع می‌شوند. مقادیر متوسط جریان به منظور تعیین زمان رسیدن به حالت شبه پایدار بررسی می شود.
گونه ردیابی گونه ای است که در مقادیر بسیار کم معرفی می شود. اغلب دارای رنگ تیز است که حتی در مقادیر کم به وضوح قابل مشاهده است. یک گونه ردیابی قرار نیست بر جریان تأثیر بگذارد، و از این رو، جریان را می توان ابتدا حل کرد و سپس انتقال گونه های ردیابی را برای متعاقباً حل کرد. کاشت بذر توسط تزریق در نقطه کاشت در مدت یک ثانیه انجام می شود. سپس اختلاط در ظرف برای 40 دور شبیه سازی می شود. درجه اختلاط با مقایسه غلظت متوسط با غلظت اندازه گیری شده در نزدیکی دیوار پشت یکی از بافل ها ارزیابی می شود.
برای کاهش تلاش محاسباتی، میدان جریان سیال در طول اختلاط حل نمی شود. میدان جریان و انتشار آشفته در طول آخرین چرخش شبیه‌سازی جریان به طور مکرر در طول مرحله اختلاط مورد استفاده مجدد قرار می‌گیرد.
توجه داشته باشید که برای اینکه بتوان از میدان جریان به صورت دوره ای استفاده مجدد کرد، متغیرها در نمای معادله ویژگی جفت چندفیزیکی (جریان واکنش، گونه های رقیق شده) دوباره تعریف می شوند.
نتایج و بحث
شکل 2 میدان سرعت روتور منجمد را نشان می دهد. همانطور که انتظار می رود، بالاترین قدر سرعت در نوک تیغه های مخلوط کن یافت می شود. همچنین مناطق گردش مجدد به وضوح قابل مشاهده است هم قبل و هم در پشت بافل ها.
شکل 3 میدان سرعت را در انتهای شبیه سازی جریان سیال نشان می دهد (در t = 30 ثانیه، مربوط به 10 دور). موقعیت روتور مانند شکل 2 است و نتایج در شکل ها مشابه است. با این حال، تفاوت هایی وجود دارد. بارزترین تفاوت، نواحی چرخش قبل از بافل است که در شکل 3 نسبت به شکل 2 کوچکتر هستند . اندازه و شکل مناطق چرخش برای شبیه سازی وابسته به زمان نیز با موقعیت پروانه متفاوت است.
شکل 2: میدان سرعت به دست آمده از شبیه سازی روتور منجمد.
شکل 3: یک عکس فوری از میدان سرعت وابسته به زمان در t=30 ثانیه.
سرعت متوسط و ویسکوزیته دینامیکی آشفته متوسط در شکل 4 برای تجسم توسعه میدان جریان در طول زمان ترسیم شده است. متغیرها با استفاده از نتایج حاصل از محلول روتور منجمد نرمال می شوند. می توان اشاره کرد که در دو چرخش اول یک رانش وجود دارد، اما بزرگی تغییرات اندک است. فرکانس عبور پره های پروانه از بافل ها به وضوح در تغییرات سرعت دیده می شود. این جریان پس از حدود هفت چرخش به یک حالت ثابت چرخه ای رسیده است. این نشان می‌دهد که آخرین چرخش شبیه‌سازی با اطمینان می‌تواند به طور مکرر برای شبیه‌سازی اختلاط استفاده شود.
شکل 4: توسعه جریان از محلول روتور منجمد شروع می شود. سرعت متوسط و انتشار متوسط آشفته نرمال شده با مقدار اولیه مربوطه نشان داده شده است.
شکل 5 چهار عکس فوری از فرآیند اختلاط را نشان می‌دهد که زمان آن از سمت چپ بالا به سمت راست پایین می‌رود. از آنجایی که سرعت در نقطه کاشت نسبتاً آهسته است ( شکل 3 را نیز ببینید )، انتقال اولیه تقریباً همسانگرد در اطراف نقطه کاشت است ( t = 2 s). با این حال، برخی از گونه های ردیابی در میدان سرعت بیشتر در مرکز میکسر حبس می شوند و در نتیجه در جهت آزیموتال پخش می شوند ( t = 8 s). کندترین انتشار به مناطق پشت بافل سمت چپ، نزدیک به نقطه اندازه گیری و همچنین در پشت بافل بالا است. اختلاط در بین تیغه های پروانه نیز ضعیف است. این یک پدیده شناخته شده است و به همین دلیل است که مواد شیمیایی معمولاً تا حد امکان به محور پروانه اضافه می شوند.
شکل 5: فرآیند اختلاط. نمودارهای سطحی گونه های ردیابی، نرمال شده با غلظت متوسط، در t = 2، 8، 18 و 38 ثانیه.
توسعه اختلاط را می توان در شکل 5 ارزیابی کرد که در آن غلظت در موقعیت اندازه گیری و غلظت متوسط رسم شده است. همانطور که در شکل قبل ذکر شد، قبل از اینکه گونه در موقعیت اندازه گیری پخش شود، چندین چرخش پروانه لازم است. پس از حدود 14 چرخش، غلظت پشت بافل از غلظت های متوسط فراتر می رود و پس از حدود 30 چرخش به غلظت متوسط رسیده است.
شکل 6: توسعه غلظت در طول اختلاط. مقایسه میانگین غلظت در مخزن با غلظت در نقطه اندازه گیری.
مسیر کتابخانه برنامه: CFD_Module/Single-Phase_Flow /turbulent_mixing
دستورالعمل های مدل سازی
از منوی File ، New را انتخاب کنید .
جدید
در پنجره جدید ، روی 
Model Wizard کلیک کنید .
Model Wizard کلیک کنید .مدل جادوگر
1 | در پنجره Model Wizard روی  2D کلیک کنید . |
2 | در درخت Select Physics ، Fluid Flow>Single-Phase Flow>Rotating Machinery، Fluid Flow>Turbulent Flow>Turbulent Flow، k- ε را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
5 | در درخت انتخاب مطالعه ، مطالعات پیش‌فرض برای واسط‌های فیزیک انتخاب شده > روتور منجمد را انتخاب کنید . |
6 |  روی Done کلیک کنید . |
تعاریف جهانی
برخی از پارامترهای مدل را از یک فایل متنی وارد کنید.
پارامترهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Global Definitions روی Parameters 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پارامترها ، بخش پارامترها را پیدا کنید . |
3 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل turbulent_mixing_parameters.txt دوبار کلیک کنید . |
هندسه 1
دایره 1 (c1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Circle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دایره ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، tank_R را تایپ کنید . |
دایره 2 (c2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Circle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دایره ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، 0.7*tank_R را تایپ کنید . |
4 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
تفاوت 1 (dif1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Difference را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تفاوت ، بخش تفاوت را پیدا کنید . |
3 | تیک Keep objects to subtract را انتخاب کنید . |
4 | فقط شی c1 را انتخاب کنید. |
5 | زیربخش اشیاء را برای تفریق پیدا کنید . برای انتخاب دکمه ضامن  فعال کردن انتخاب کلیک کنید . |
6 | فقط شی c2 را انتخاب کنید. |
بخش خط 1 (ls1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  More Primitives کلیک کنید و Line Segment را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای بخش خط ، بخش Starting Point را پیدا کنید . |
3 | از لیست Specify ، Coordinates را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Endpoint را پیدا کنید . از لیست Specify ، Coordinates را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Starting Point را پیدا کنید . در قسمت متن x ، -tank_R را تایپ کنید . |
6 | قسمت Endpoint را پیدا کنید . در قسمت متن x ، -tank_R+baffle_L را تایپ کنید . |
چرخش 1 (rot1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Transforms کلیک کنید و Rotate را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی ls1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای چرخش ، قسمت چرخش را پیدا کنید . |
4 |  روی Range کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره‌ای Range ، در قسمت Start ، عدد 90 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن Step ، 90 را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن توقف ، 270 را تایپ کنید . |
8 | روی Replace کلیک کنید . |
9 | در پنجره تنظیمات برای چرخش ، بخش ورودی را پیدا کنید . |
10 | چک باکس Keep input objects را انتخاب کنید . |
نقطه 1 (pt1)
1 | در نوار ابزار هندسه ، روی  نقطه کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Point ، بخش Point را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن x ، inject_x را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن y ، inject_y را تایپ کنید . |
5 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
نقطه 2 (pt2)
1 | در نوار ابزار هندسه ، روی  نقطه کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Point ، بخش Point را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن x ، -tank_R*0.97 را تایپ کنید . |
4 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
چرخش 2 (rot2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Transforms کلیک کنید و Rotate را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی pt2 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای چرخش ، قسمت چرخش را پیدا کنید . |
4 | در قسمت نوشتار Angle ، -10 را تایپ کنید . |
5 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
اتحادیه 1 (uni1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Union را انتخاب کنید . |
عملیات نهایی بعداً روی Form an assembly تنظیم می شود . بنابراین عملیات اتحادیه برای ادغام دامنه ها و خطوط ضروری است.
2 | فقط اشیاء dif1 ، ls1 ، pt1 ، rot1(1) ، rot1(2) ، rot1(3) و rot2 را انتخاب کنید. |
بخش خط 2 (ls2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  More Primitives کلیک کنید و Line Segment را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای بخش خط ، بخش Starting Point را پیدا کنید . |
3 | از لیست Specify ، Coordinates را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Endpoint را پیدا کنید . از لیست Specify ، Coordinates را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Starting Point را پیدا کنید . در قسمت متن x ، -0.25 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Endpoint را پیدا کنید . در قسمت متن x ، 0.25 را تایپ کنید . |
بخش خط 3 (ls3)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  More Primitives کلیک کنید و Line Segment را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای بخش خط ، بخش Starting Point را پیدا کنید . |
3 | از لیست Specify ، Coordinates را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Endpoint را پیدا کنید . از لیست Specify ، Coordinates را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Starting Point را پیدا کنید . در قسمت متن y ، -0.25 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Endpoint را پیدا کنید . در قسمت متن y ، 0.25 را تایپ کنید . |
اتحادیه 2 (uni2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Union را انتخاب کنید . |
2 | فقط اشیاء c2 ، ls2 و ls3 را انتخاب کنید. |
فرم اتحادیه (فین)
مرز بین حوزه های دوار و غیر چرخان باید یک مرز مونتاژ باشد تا قطعات بتوانند نسبت به یکدیگر حرکت کنند.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Geometry 1 روی Form Union (fin) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات Form Union/Assembly ، بخش Form Union/Assembly را پیدا کنید . |
3 | از لیست Action ، Form an assembly را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Geometry ، روی  ساختن همه کلیک کنید . |
5 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
انتخابی برای مرزهای داخلی که نمایانگر پروانه و بافل است ایجاد کنید.
تعاریف
پروانه و بافل
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Explicit کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Explicit ، بخش Input Entities را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرزهای 1-4 و 13-16 را انتخاب کنید. |
5 | در قسمت Label text Impeller and Baffles را تایپ کنید . |
یک عملگر متوسط برای محاسبه مقادیر متوسط در مخزن ایجاد کنید.
میانگین 1 (aveop1)
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Nonlocal Couplings کلیک کنید و میانگین را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای میانگین ، tankAv را در قسمت متنی نام اپراتور تایپ کنید . |
3 | بخش انتخاب منبع را پیدا کنید . از لیست انتخاب ، همه دامنه ها را انتخاب کنید . |
مواد را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material باز شود . |
2 | به پنجره Add Material بروید . |
3 | در درخت، Built-in>Water, liquid را انتخاب کنید . |
4 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود . |
مش متحرک
دامنه چرخشی 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Moving Mesh روی Rotating Domain 1 کلیک کنید . |
2 | فقط دامنه 2 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای چرخش دامنه ، قسمت چرخش را پیدا کنید . |
4 | در قسمت متن f ، -rpm را تایپ کنید . |
جریان آشفته، K- ε (SPF)
دیوار داخلی 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Turbulent Flow، k- ε (spf) راست کلیک کرده و Interior Wall را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای دیوار داخلی ، قسمت انتخاب مرز را پیدا کنید . |
3 | از لیست Selection ، Impeller and Baffles را انتخاب کنید . |
محدودیت نقطه فشار 1
1 | در نوار ابزار فیزیک ، روی  Points کلیک کنید و محدودیت نقطه فشار را انتخاب کنید . |
2 | فقط نقطه 10 را انتخاب کنید. |
سطح فشار باید برای به دست آوردن یک محلول منحصر به فرد مشخص شود زیرا آب یک مایع تراکم ناپذیر است.
مرزهای داخلی بین قسمت متحرک و ثابت هندسه را پنهان کنید. ابتدا انتخاب مرز را از ویژگی تداوم کپی کنید.
تداوم جریان 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Flow Continuity 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای تداوم جریان ، برای گسترش بخش انتخاب مرز ، کلیک کنید . |
3 |  روی Copy Selection کلیک کنید . |
تعاریف
پنهان کردن برای فیزیک 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی View 1 کلیک راست کرده و Hide for Physics را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای پنهان کردن فیزیک ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 |  روی Paste Selection کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره ای Paste Selection ، CTRL+V را فشار دهید تا انتخاب مرز کپی شده جایگذاری شود. |
6 | روی OK کلیک کنید . |
مش 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Mesh 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مش ، قسمت Physics-Controlled Mesh را پیدا کنید . |
3 | از لیست اندازه عنصر ، Fine را انتخاب کنید . |
اندازه
روی Component 1 (comp1)>Mesh 1 کلیک راست کرده و Edit Physics-Induced Sequence را انتخاب کنید .
سایز 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Free Triangular 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، نقطه را انتخاب کنید . |
4 | فقط نقطه 11 را انتخاب کنید. |
5 | بخش اندازه عنصر را پیدا کنید . روی دکمه Custom کلیک کنید . |
6 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
7 | کادر انتخاب حداکثر اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 3e-3 را تایپ کنید . |
8 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
مطالعه 1
مرحله 1: روتور منجمد
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی محاسبه کلیک کنید .
روی محاسبه کلیک کنید .نتایج
سرعت (spf)
با استفاده از مراحل زیر شکل 2 را ایجاد کنید .
ساده 1
1 | روی Velocity (spf) کلیک راست کرده و Streamline را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Streamline ، بخش Streamline Positioning را پیدا کنید . |
3 | از لیست موقعیت یابی ، چگالی یکنواخت را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متنی Separating distance ، 0.02 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . زیربخش Point style را پیدا کنید . از لیست رنگ ، سفید را انتخاب کنید . |
6 | در نوار ابزار Velocity (spf) ، روی  Plot کلیک کنید . |
یک مطالعه وابسته به زمان اضافه کنید.
فشار (spf)، سرعت (spf)، وضوح دیوار (spf)
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results ، روی Ctrl کلیک کنید تا سرعت (spf) ، فشار (spf) و وضوح دیوار (spf) را انتخاب کنید . |
2 | کلیک راست کرده و Group را انتخاب کنید . |
جریان سیال، روتور منجمد
در پنجره تنظیمات برای گروه ، Fluid Flow، Frozen Rotor را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید .
تعاریف
متغیرهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Definitions کلیک راست کرده و Variables را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، بخش متغیرها را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | واحد | شرح |
U0 | withsol(‘sol1’,tankAv(spf.U)) | ام‌اس | سرعت متوسط، روتور منجمد |
muT0 | withsol(‘sol1’,tankAv(spf.muT)) | پس | ویسکوزیته دینامیکی آشفته متوسط، روتور منجمد |
کاوشگر دامنه: U
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Probes کلیک کنید و Domain Probe را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Domain Probe ، Domain Probe: U را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Expression را پیدا کنید . در قسمت متن Expression ، spf.U/U0 را تایپ کنید . |
کاوشگر دامنه: muT
1 | روی Domain Probe: U کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Domain Probe ، Domain Probe: muT را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Expression را پیدا کنید . در قسمت متن Expression ، spf.muT/muT0 را تایپ کنید . |
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Time Dependent را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه 2
در نوار ابزار مطالعه ، روی Show Default Plots کلیک کنید .
Show Default Plots کلیک کنید .مرحله 1: وابسته به زمان
مراحل زمانی را در پایان شبیه سازی ذخیره کنید، زمانی که انتظار می رود میدان جریان به حالت شبه پایدار رسیده باشد.
1 | در پنجره Model Builder ، در زیر مطالعه 2 ، روی Step 1: Time Dependent کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی زمان خروجی ، محدوده 0 (frev_t0,rev_dt,frev_tEnd) را تایپ کنید . |
نتایج را در حین حل فعال کنید و از پروب ها برای نظارت بر زمانی که به حالت شبه پایدار می رسید استفاده کنید.
4 | برای گسترش بخش Results while Solving کلیک کنید . کادر Plot را انتخاب کنید . |
5 | از لیست گروه Plot ، سرعت (spf) 1 را انتخاب کنید . |
6 | از لیست Update at ، زمان مراحل برداشته شده توسط حل کننده را انتخاب کنید . |
7 | از فهرست Probes ، Manual را انتخاب کنید . |
از محلول روتور منجمد شروع کنید.
8 | برای گسترش بخش Values of Dependent Variables کلیک کنید . مقادیر اولیه متغیرهای حل شده برای زیربخش را بیابید . از لیست تنظیمات ، کنترل کاربر را انتخاب کنید . |
9 | از لیست روش ، راه حل را انتخاب کنید . |
10 | از لیست مطالعه ، مطالعه 1، روتور منجمد را انتخاب کنید . |
11 | در نوار ابزار مطالعه ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
فشار (spf) 1، طرح پروب گروه 7، سرعت (spf) 1، وضوح دیوار (spf) 1
1 | در پنجره Model Builder ، در زیر Results ، روی Ctrl کلیک کنید تا سرعت (spf) 1 ، فشار (spf) 1 ، وضوح دیوار (spf) 1 ، و Probe Plot Group 7 را انتخاب کنید . |
2 | کلیک راست کرده و Group را انتخاب کنید . |
جریان سیال، وابسته به زمان
در پنجره تنظیمات گروه ، Fluid Flow، Time Dependent را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید .
Probe Plot Group 7
1 | در پنجره Model Builder ، روی Probe Plot Group 7 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، قسمت Legend را پیدا کنید . |
3 | از لیست موقعیت ، پایین سمت راست را انتخاب کنید . |
نمودار جدول پروب 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Probe Plot Group 7 را گسترش دهید ، سپس روی Probe Table Graph 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار جدول ، برای گسترش بخش Preprocessing کلیک کنید . |
3 | زیربخش ستون محور x را پیدا کنید . از لیست Preprocessing ، خطی را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت Scaling text، rpm را تایپ کنید . |
طرح پروب: توسعه جریان سیال
1 | در پنجره Model Builder ، در Results>Fluid Flow، Time Dependent روی Probe Plot Group 7 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات گروه طرح 1 بعدی ، Probe Plot: Fluid flow development را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
4 | چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Revolutions را تایپ کنید . |
نمودار جدول پروب 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Probe Table Graph 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار جدول ، برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . |
3 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
4 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
spf.U/U0 |
spf.muT/muT0 |
5 | در نوار ابزار Probe Plot: Fluid flow development ، روی  Plot کلیک کنید . |
سرعت (spf) 1
با استفاده از مراحل زیر شکل 3 را دوباره ایجاد کنید .
ساده 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Velocity (spf) 1 راست کلیک کرده و Streamline را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Streamline ، بخش Streamline Positioning را پیدا کنید . |
3 | از لیست موقعیت یابی ، چگالی یکنواخت را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متنی Separating distance ، 0.02 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . زیربخش Point style را پیدا کنید . از لیست رنگ ، سفید را انتخاب کنید . |
6 | در نوار ابزار Velocity (spf) 1 ، روی  Plot کلیک کنید . |
تعاریف
مستطیل 1 (راست1)
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Functions کلیک کنید و Local>Rectangle را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Rectangle ، بخش Parameters را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی Lower limit 0.1 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متنی Upper limit 1.1 را تایپ کنید . |
5 | برای گسترش بخش Smoothing کلیک کنید . در قسمت متنی Size of transition zone ، 0.2 را تایپ کنید . |
متغیرهای چرخه ای را برای استفاده مجدد مکرر از آخرین چرخش محاسبه شده در مطالعه 2 تعریف کنید. در اینجا عملگر withsol برای ارزیابی متغیرها از راه حل قبلی استفاده می شود. در طول ارزیابی، عملگر setval زمان را با استفاده از یک عملگر مدولو که زمان جاری و زمان تک دور را به عنوان ورودی دریافت می کند، مشخص می کند.
متغیرهای 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Variables 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، بخش متغیرها را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | واحد | شرح |
ucyc | withsol(‘sol2’,u,setval(t,frev_tEnd-rev_t+mod(t,rev_t))) | ام‌اس | سرعت سیال چرخه ای، جزء x |
vcyc | withsol(‘sol2’,v,setval(t,frev_tEnd-rev_t+mod(t,rev_t))) | ام‌اس | سرعت سیال چرخه ای، جزء y |
nuTcyc | withsol(‘sol2’,spf.nuT,setval(t,frev_tEnd-rev_t+mod(t,rev_t))) | m²/s | ویسکوزیته آشفته چرخه ای |
4 |  روی دکمه Show More Options در نوار ابزار Model Builder کلیک کنید . |
5 | در کادر محاوره‌ای Show More Options ، در درخت، کادر انتخاب گره Physics>Equation Sections را پاک کنید . |
6 | در درخت، Physics>Equation View را انتخاب کنید . |
7 | در درخت، کادر را برای گره Physics>Equation View انتخاب کنید . |
8 | روی OK کلیک کنید . |
کاوشگر دامنه: c_av
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Probes کلیک کنید و Domain Probe را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Domain Probe ، Domain Probe: c_av را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Expression را پیدا کنید . در قسمت Expression text، c را تایپ کنید . |
4 | کلیک کنید تا قسمت Table and Window Settings گسترش یابد . از لیست جدول خروجی ، جدول جدید را انتخاب کنید . |
5 |  روی افزودن جدول کلیک کنید . |
6 | از لیست پنجره Plot ، پنجره جدید را انتخاب کنید . |
7 |  روی Add Plot Window کلیک کنید . |
کاوشگر نقطه ای: ج
1 | در نوار ابزار تعاریف ، روی  Probes کلیک کنید و Point Probe را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات Point Probe ، Point Probe: c را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Probe Type را پیدا کنید . از لیست Type ، Integral را انتخاب کنید . |
4 | بخش انتخاب منبع را پیدا کنید . روی Clear Selection کلیک کنید .  |
5 | فقط نقطه 2 را انتخاب کنید. |
6 | قسمت Expression را پیدا کنید . در قسمت Expression text، c را تایپ کنید . |
7 | کلیک کنید تا قسمت Table and Window Settings گسترش یابد . از لیست جدول خروجی ، جدول 2 را انتخاب کنید . |
8 | از لیست پنجره Plot ، Probe Plot 2 را انتخاب کنید . |
9 |  برو به منبع کلیک کنید . |
نتایج
جدول کاوشگر 2
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results>Tables روی Table 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات جدول ، Probe Table 2 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
فیزیک را اضافه کنید
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Physics کلیک کنید تا پنجره Add Physics باز شود . |
2 | به پنجره Add Physics بروید . |
3 | در درخت، Chemical Species Transport>Transport of Diluted Species (tds) را انتخاب کنید . |
4 | رابط های فیزیک را در زیربخش مطالعه بیابید . در جدول، کادرهای حل را برای مطالعه 1 و مطالعه 2 پاک کنید . |
5 | روی Add to Component 1 در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
6 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Physics کلیک کنید تا پنجره Add Physics بسته شود . |
حمل و نقل گونه های رقیق شده (TDS)
سد نازک نفوذ ناپذیر 1
1 | روی Component 1 (comp1)>Transport of Diluted Species (tds) کلیک راست کرده و Interfaces >Thin Impermeable Barrier را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for Thin Impermeable Barrier ، قسمت Boundary Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست Selection ، Impeller and Baffles را انتخاب کنید . |
منبع انبوه خط 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Points کلیک کنید و Line Mass Source را انتخاب کنید . |
2 | فقط نقطه 11 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای Line Mass Source ، بخش Species Source را پیدا کنید . |
4 | در  قسمت متن، rect1(t[1/s]) را تایپ کنید . |
چند فیزیک
جریان واکنش، گونه رقیق شده 1 (rfd1)
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Multiphysics Couplings کلیک کنید و Domain>Reacting Flow، Diluted Species را انتخاب کنید . |
گره جفت کننده چندفیزیکی سرعت و انتشار آشفته مورد استفاده در معادلات انتقال گونه ها را تامین می کند. برای اعمال متغیرهای چرخه ای تعریف شده در بالا، اینها را دوباره در گره Equation View تعریف کنید. به این ترتیب از محلول شبه جریان ثابت می توان در طول کل شبیه سازی اختلاط مجددا استفاده کرد.
2 | در پنجره Model Builder ، گره Reacting Flow, Diluted Species 1 (rfd1) را گسترش دهید ، سپس روی Equation View کلیک کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای نمای معادله ، بخش متغیرها را پیدا کنید . |
4 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | واحد | شرح | انتخاب | جزئیات |
tds.DiT_c | nuTcyc/rfd1.ScT_c | m²/s | انتشار آشفته | دامنه های 1-2 | |
rfd1.ux | ucyc | ام‌اس | میدان سرعت، مولفه x | دامنه های 1-2 | |
rfd1.uy | vcyc | ام‌اس | میدان سرعت، مؤلفه y | دامنه های 1-2 |
اضافه کردن مطالعه
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study باز شود . |
2 | به پنجره Add Study بروید . |
3 | زیربخش مطالعات را پیدا کنید . در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Time Dependent را انتخاب کنید . |
4 | رابط های فیزیک را در زیربخش مطالعه بیابید . در جدول، کادر حل را برای جریان آشفته ، k- ε (spf) پاک کنید . |
5 | روی Add Study در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
6 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Study کلیک کنید تا پنجره Add Study بسته شود . |
مطالعه 3
مرحله 1: وابسته به زمان
1 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
2 | در قسمت متنی زمان خروجی ، range(0,rev_t/3,rev_t*mix_revs) را تایپ کنید . |
3 | قسمت Results When Solving را پیدا کنید . کادر Plot را انتخاب کنید . |
4 | از لیست Update at ، زمان مراحل برداشته شده توسط حل کننده را انتخاب کنید . |
5 | از فهرست Probes ، Manual را انتخاب کنید . |
6 | در لیست Probes ، Domain Probe: U (dom1) و Domain Probe: muT (dom2) را انتخاب کنید . |
7 | در قسمت Probes ، روی  Delete کلیک کنید . |
8 | قسمت Values of Dependent Variables را پیدا کنید . مقادیر متغیرهای حل نشده را برای بخش فرعی پیدا کنید . از لیست تنظیمات ، کنترل کاربر را انتخاب کنید . |
9 | از لیست روش ، راه حل را انتخاب کنید . |
10 | از لیست مطالعه ، مطالعه 2، وابسته به زمان را انتخاب کنید . |
11 | در نوار ابزار مطالعه ، روی  Show Default Plots کلیک کنید . |
نتایج
غلظت (tds)
لبه های مجموعه داده را روی قاب فضایی رسم کنید تا چرخش را دنبال کنند.
1 | در پنجره Settings for 2D Plot Group ، قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
2 | از لیست Frame ، Spatial (x، y، z) را انتخاب کنید . |
مطالعه 3
مرحله 1: وابسته به زمان
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش مطالعه 3 ، روی Step 1: Time Dependent کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، بخش Results When Solving را پیدا کنید . |
3 | از لیست گروه Plot ، تمرکز (tds) را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار مطالعه ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
غلظت (tds)، طرح پروب گروه 9
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results ، روی Ctrl کلیک کنید تا Concentration (tds) و Probe Plot Group 9 را انتخاب کنید . |
2 | کلیک راست کرده و Group را انتخاب کنید . |
اختلاط گونه ها، وابسته به زمان
در پنجره تنظیمات برای گروه ، اختلاط گونه ها، وابسته به زمان را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید .
نمودار جدول پروب 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Probe Plot Group 9 را گسترش دهید ، سپس روی Probe Table Graph 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار جدول ، قسمت Preprocessing را پیدا کنید . |
3 | زیربخش ستون محور x را پیدا کنید . از لیست Preprocessing ، خطی را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت Scaling text، rpm را تایپ کنید . |
طرح پروب: مخلوط کردن
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results>Species Mixing، Time Dependent روی Probe Plot Group 9 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، Probe Plot: Mixing را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
4 | چک باکس x-axis label را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Revolutions را تایپ کنید . |
5 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Concentration (mol/m<sup>3</sup>) را تایپ کنید . |
6 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، پایین سمت راست را انتخاب کنید . |
7 | در نوار ابزار Probe Plot: Mixing ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار جدول پروب 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Probe Table Graph 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار جدول ، قسمت Legends را پیدا کنید . |
3 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
4 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
میانگین |
اندازه گیری شده |
5 | در نوار ابزار Probe Plot: Mixing ، روی  Plot کلیک کنید . |
غلظت (tds)
مراحل زیر یک انیمیشن ایجاد می کند که شامل نمودارهای شکل 5 است .
سطح 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Concentration (tds) را گسترش دهید ، سپس روی Surface 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، c/max(tankAv(c),1e-6) را تایپ کنید . |
4 | برای گسترش بخش Range کلیک کنید . تیک گزینه Manual color range را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت حداقل متن، 0 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت Maximum text، 2 را تایپ کنید . |
7 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
8 | در کادر محاوره ای جدول رنگ ، Wave>Wave را در درخت انتخاب کنید. |
9 | روی OK کلیک کنید . |
ساده 1
در پنجره Model Builder ، روی Streamline 1 راست کلیک کرده و Disable را انتخاب کنید .
انیمیشن 1
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  انیمیشن کلیک کنید و فایل را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انیمیشن ، بخش Target را پیدا کنید . |
3 | از لیست هدف ، Player را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Scene را پیدا کنید . از لیست موضوع ، تمرکز (tds) را انتخاب کنید . |
فریم ها را به اندازه زمان بین راه حل های ذخیره شده نمایش دهید.
5 | قسمت Playing را پیدا کنید . در قسمت نمایش هر فریم برای متن، 0.15 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Frames را پیدا کنید . از فهرست انتخاب فریم ، همه را انتخاب کنید . |
7 |  روی دکمه Play در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
