 |
تخمیر در آبجوسازی
معرفی
یک مرحله مهم در دم کردن آبجو، فرآیند تخمیر است. در اینجا الکل همراه با مواد طعم دهنده مختلف از قندها در حضور مخمر تشکیل می شود. میزان اولیه قند، دما و نوع مخمر نحوه ادامه تخمیر را تعیین می کند.
این مدل از دو قسمت تشکیل شده است. در بخش اول، فرآیند تخمیر به طور موثر با استفاده از رابط مهندسی واکنش مدل‌سازی می‌شود، با این فرض که سرعت واکنش نه جرم و نه انتقال حرارت محدود است، یعنی سیستم کاملاً مخلوط شده است.
در بخش دوم این مدل، مدل کاملاً مخلوط در بخش 1 به یک مدل مخزن کروی مخروطی گسترش یافته است که برای انتقال جرم، انتقال حرارت و همرفت طبیعی محاسبه می‌شود. در هر دو مدل، ممکن است چندین پارامتر موثر بر محتوای الکل نهایی و طعم آبجو ارزیابی شود. مثال کاملاً مخلوط نتایج را در Ref. 1 و رفر. 2 .
تعریف مدل
هنگام دم کردن آبجو، مرحله تخمیر متعاقب مالت و له کردن است و شامل تبدیل قندها به الکل است. مراحل قبلی شامل خیس کردن و خشک کردن دانه های جو برای تشکیل مالت و سپس جوشاندن و مخلوط کردن مالت برای ایجاد مایعی شیرین به نام خارمرغ است. تخمیر به محض سرد شدن مخمر (کمتر از 20 درجه سانتیگراد) و اضافه شدن مخمر به آن آغاز می شود.
تخمیر معمولاً در یک مخزن بسته در شرایط بی هوازی انجام می شود. بازه زمانی تخمیر هفته ها است، اما ممکن است بسته به نوع مخمر و دمای تخمیر به طور قابل توجهی متفاوت باشد. محتوای قند عمدتاً از سه نوع قند تشکیل شده است: مالتوز، گلوکز و مالتوتریوز. در این میان، محتوای مالتوز غالب است. انتخاب نوع مخمر گاهی اوقات کمی مشکل است، اما مهمتر از همه این است که باید بتواند واکنشهای تخمیر را در دمای فرآیند انتخابی کاتالیز کند. نوع مورد مطالعه در این مثال در دمای نزدیک به 12 درجه سانتیگراد رشد می کند که برای دم کردن لاگر ایده آل است.
سینتیک واکنش
واکنش های برگشت ناپذیری که در طول فرآیند تخمیر اتفاق می افتد را می توان به شکل ساده زیر نوشت:
(1)
(2)
(3)
که در آن G، M و N به ترتیب نشان دهنده گلوکز، مالتوز و مالتوتریوز هستند. علاوه بر این، E مخفف اتانول و CO 2 برای دی اکسید کربن محلول در مخمر است. نماد X وجود مخمر را نشان می دهد. جدای از دی اکسید کربن و اتانول، اجزای طعم دهنده متفاوتی تشکیل می شود. این آموزش دو نوع طعم دهنده را شامل می شود: اتیل استات (EtAc) و استالدهید (AcA). اولی، یک استر، طعم مطلوبی می دهد، دومی، یک آلدهید، آبجو بد مزه می دهد.
سینتیک واکنش به شرح زیر است (برای واکنش های 1، 2، و 3). توجه داشته باشید که در نتیجه توصیف واکنش ساده شده، ضرایب بازده، Y، برای محاسبه غلظت محصول استفاده می شود:
مکانیسم های تخمیر به غلظت مخمر و ثابت سرعت واکنش، ki (واحد SI: s – 1 ) بستگی دارد، می توان با استفاده از سینتیک Michaelis-Menten توصیف کرد:
دو واکنش آخر نیز با غلظت بالای قند مهار می شوند:
kG ، kM و kN حداکثر سرعت هستند (واحد SI: s – 1 )، K ثابت Michaelis-Menten، و K ‘ یک ثابت بازدارندگی برای واکنش تخمیر هستند . این سه ویژگی با معادله آرنیوس به دما وابسته هستند:
در اینجا A ضریب فرکانس و E انرژی فعال سازی است.
غلظت مخمر به عنوان یک گونه آزاد با سرعت واکنش زیر مدل‌سازی می‌شود:
که در آن k x ثابت سرعت واکنش است که به ثابت واکنش سه واکنش حاکم بستگی دارد و به این واقعیت که غلظت بالای مخمر مانع از تولید آن می شود:
که در آن K X ثابت مهار رشد مخمر و c x 0 غلظت اولیه مخمر در مخزن است.
تولید الکل باید با ضرایب بازده نیز تصحیح شود و نرخ کل واکنش زیر را نشان دهد:
به روشی مشابه، تولید ترکیب طعم دهنده اتیل استات را می توان به صورت زیر نوشت:
از طرف دیگر، طعم استالدهید نیز تجزیه می شود، همانطور که توسط:
که در آن k AcA ثابت سرعت برای تجزیه استالدئید است و با معادله آرنیوس تعریف می شود.
در مثال دی اکسید کربن گازی و محلول محاسبه شده است. سرعت واکنش گونه های گازی به شرح زیر است:
که در آن K GL ضریب انتقال جرم گاز به مایع دی اکسید کربن و c CO2 (سات) حداکثر غلظت حلالیت دی اکسید کربن در آب است.
برای گونه های محلول، سرعت واکنش به صورت زیر می شود:
داده های واکنش مورد نیاز برای شبیه سازی واکنش های تخمیر در جدول 1 آورده شده است .
مولفه های | ارزش | مولفه های | ارزش | |
ای جی | 9.46·10 4 J/mol | A ‘ HG | 1.36·10 10 mol/m 3 | |
ای ام | 4.73·10 4 J/mol | A ‘ HM | 1.42·10 24 mol/m 3 | |
من ن | 3.00·10 4 J/mol | در AcA | 9.13 متر مکعب /(s·mol) | |
اچ جی عزیز | -2.87·10 5 J/mol | Y X1 | 0.134 | |
E HM | -6.03·10 4 J/mol | Y X2 | 0.268 | |
E HN | -8.33·10 4 J/mol | Y X3 | 0.402 | |
HG است _ | 4.27·10 4 J/mol | Y E1 | 1.92 | |
E ‘ HM | 1.10·10 5 J/mol | Y E2 | 3.84 | |
E AcA | 4.64·10 4 J/mol | Y E3 | 5.76 | |
A G | 9.51·10 11 1/s | Y EtAc | 9.92·10 -4 | |
یک M | 3.68·10 3 1/s | Y AcA | 1.00·10 -2 | |
A N | 1.10·10 1 1/s | K X | 3.65·10 5 مول 2 / متر 6 | |
به H.G. | 2.09 10 -53 mol/m 3 | K GL | 1.94·10 -5 1/s | |
یک HM | 3.40 10 -9 مول در متر 3 | c CO2 (سات) | 3.90 10 2 mol/m 3 | |
یک HN | 2.34 10 -12 mol/m 3 |
مدل کاملا مخلوط با رابط مهندسی واکنش با استفاده از نوع راکتور دسته ای، حجم ثابت، در شرایط غیر همدما حل می شود.
برای سه واکنش، گرمای واکنش در دسترس است: ΔH 1 = – 91.2 کیلوژول / مول، Δ H 2 = – 226.3 کیلوژول / مول، و ΔH 2 = – 361.3 کیلوژول / مول، که در تنظیمات تعادل انرژی وارد می شوند . واسط. فرض بر این است که مخلوط مخمر دارای خواص حرارتی مشابه آب است، یعنی آب به عنوان حلال گنجانده شده است. یک محیط خنک کننده، با دمای Δ T C ، کمتر از دمای مخزن اولیه، فرآیند تخمیر را با سرعت qv ( واحد SI: W/(m 3 ·K) خنک می کند:
که در آن Q ext کل گرمای حذف شده از راکتور است (واحد SI: W).
تخمیر آبجو معمولاً در مخازن کروی شکل صورت می گیرد (شکل 1). چنین طرحی برای جداسازی آسان مخمر از مایع چه در بالا و چه در پایین مناسب است و امکان کنترل بهتر دما را فراهم می کند. تجهیزات مدرن دم کردن آبجو اغلب دارای یک ژاکت خنک کننده داخلی هستند، اما گاهی اوقات مخزن فقط در یک محیط خنک قرار می گیرد.
شکل 1: مخزن کروی شکل برای تخمیر.
مدل وابسته به فضا با استفاده از ویژگی Generate Space-Dependent Model ایجاد می شود. بنابراین سینتیک مانند مدل کاملا مخلوط است. با توجه به تقارن دورانی، می‌توانید کل سیستم را به صورت دو بعدی و با استفاده از هندسه متقارن محوری مدل‌سازی کنید. انتقال جرم با استفاده از رابط حمل و نقل گونه های رقیق شده، حرکت سیال با رابط جریان آرام و انتقال حرارت با استفاده از رابط انتقال حرارت در سیالات مدل سازی شده است. مخمر قسمتی از راکتور را همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است می گیرد .
خنک کننده به عنوان یک شرایط مرزی شار حرارتی همرفتی که توسط اختلاف دما بین مخزن و محیط خنک کننده هدایت می شود، گنجانده می شود، همانطور که توسط:
که در آن h یک ضریب انتقال حرارت به طور خودکار تعریف شده برای همرفت طبیعی خارجی است.
تنها منبع اختلاط همرفت طبیعی است که با جفت کردن هر سه رابط حاصل می شود. به عنوان یک فرض، تنها ویژگی موثر بر چگالی مخلوط دما است. همچنین از تقریب Boussinesq استفاده می شود، به این معنی که در فصل مشترک جریان تک فاز، چگالی تنها در اصطلاح نیروی حجمی تغییر می کند.
نتایج و بحث
نتایج حاصل از مدل کاملاً مخلوط در شکل 2 نشان داده شده است . دما در محیط خنک کننده و دمای اولیه مخزن هر دو روی 12 درجه سانتیگراد تنظیم شده اند. میزان سرمایش 8 W/(m3 · K) است.
شکل 2: نمودارهایی که نتایج مدل کاملا مخلوط را نشان می دهد.
در این شرایط هر سه قند با گذشت زمان کاهش می یابد و میزان الکل آن به بیش از 5 درصد می رسد. متأسفانه، این آبجو حاوی مقدار قابل توجهی آلدئید است و احتمالاً طعم بدی دارد. پس از رسیدن به حداکثر، غلظت آلدهید کاهش می یابد و بنابراین مهم است که فرآیند تخمیر را به اندازه کافی ادامه دهید تا غلظت به سطوح قابل قبول کاهش یابد. غلظت اولیه مخمر بالاتر یکی از روش‌های کاهش سریع‌تر محتوای آلدئید است. افزایش درجه حرارت مشاهده شده در ابتدا با مصرف سریع گلوکز همزمان است. پس از 60 ساعت، تمام گلوکز مصرف شده است.
نتایج حاصل از مدل وابسته به فضا توزیع بسیار یکنواختی را در غلظت‌ها در مخزن نشان می‌دهد. در شکل 3 ، این با غلظت آلدئید نامطلوب پس از 3 ساعت نشان داده شده است. غلظت یکسان یکسان در کل شبیه سازی (24 ساعت) دیده می شود.
شکل 3: غلظت (mol/m 3 ) استالدهید پس از 3 ساعت.
رفتار مخلوط خوب نیز در شکل 4 مشاهده می شود ، که بزرگی سرعت، اختلاف دما T – T 0 و همچنین کل شار انرژی (که با فلش نشان داده شده است)، همه در 3 ساعت تخمیر را نشان می دهد. بزرگی سرعت نشان می دهد که چگونه همرفت طبیعی جریانی رو به پایین در امتداد سطح مخزن سرد ایجاد می کند. در نمودار دما، اختلاف دما در طول فصل مشترک سیال به وضوح دیده می شود.
شکل 4: بزرگی سرعت، اختلاف دما T − T 0 و همچنین شار انرژی کل (با فلش نشان داده شده است). 3 ساعت تخمیر
شکل 5 دمای بالا و پایین مخزن را نشان می دهد. در طول بازه زمانی شبیه سازی شده، دما فقط چند درجه نسبت به شرایط شروع افزایش می یابد. با مقایسه دمای بدست آمده در 24 ساعت در مدل 0D ( شکل 2 e) با دمای مدل وابسته به فضا ( شکل 5 )، می بینیم که مقادیر عملاً یکسان هستند.
شکل 5: دمای مخمر به عنوان تابعی از زمان تخمیر. دما در بالا و پایین مخزن.
منابع
1. DA Gee و WF Ramirez، “یک مدل طعم برای تخمیر آبجو”، J. Inst. دم کنید. ، جلد 100، صص 321-329، 1994.
2. WF Ramirez و J. Maciejowski، “Optimal Beer Fermentation,” J. Inst. دم کنید. ، جلد 113، شماره 3، صفحات 325-333، 2007.
مسیر کتابخانه برنامه: ماژول_مهندسی_واکنش_شیمیایی/رآکتورهای_با_انتقال_جرم_و_گرما/تخمیر_آبجو
دستورالعمل های مدل سازی
راه اندازی مدل 0D (کاملاً مخلوط) با استفاده از رابط مهندسی واکنش .
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  0D کلیک کنید . |
2 | در درخت Select Physics ، Chemical Species Transport>Reaction Engineering (re) را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
5 | در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Time Dependent را انتخاب کنید . |
6 |  روی Done کلیک کنید . |
مهندسی واکنش (دوباره)
بارگذاری پارامترها و متغیرهای مدل از فایل های متنی.
تعاریف جهانی
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 beer_fermentation_parameters.txt دوبار کلیک 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 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل beer_fermentation_variables1.txt دوبار کلیک کنید . |
مهندسی واکنش (دوباره)
از حالت Batch، حجم ثابت ، نوع راکتور (پیش‌فرض) و مدل‌سازی شرایط غیر گرمایی با گنجاندن تعادل انرژی استفاده کنید .
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Reaction Engineering (re) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مهندسی واکنش ، بخش تعادل انرژی را پیدا کنید . |
3 | از لیست، Include را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن Q ext ، -qv*(re.T-(T0-(dTc-273.15[K])))*re.Vr را تایپ کنید . |
5 | قسمت Mixture Properties را پیدا کنید . از لیست فاز ، مایع را انتخاب کنید . |
با وارد کردن گونه های آزاد، واکنش ها و یک حلال ادامه دهید.
گونه 1
1 | در نوار ابزار Reaction Engineering ، روی  Species کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گونه ها ، قسمت نام را بیابید . |
3 | در قسمت متن، X را تایپ کنید . |
اکثر محصولات واکنش به طور کامل از استوکیومتری واکنش پیروی نمی کنند، بنابراین، در صورت لزوم، نرخ واکنش تعریف شده توسط کاربر را در گره های گونه مربوطه خود وارد کنید.
4 | برای گسترش بخش Reaction Rate کلیک کنید . از لیست، User defined را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت نوشتاری R i ، (YXG*re.kf_1+YXM*re.kf_2+YXN*re.kf_3)*re.c_X*KX/(KX+(re.c_X-c0X)^2) را تایپ کنید . |
واکنش 1
1 | در نوار ابزار Reaction Engineering ، روی  Reaction کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Reaction ، بخش Reaction Formula را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن فرمول ، G=>E+CO2+EtAc+AcA را تایپ کنید . |
4 | قسمت Reaction Rate را پیدا کنید . از لیست، User defined را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن r j ، re.kf_1*re.c_X را تایپ کنید . |
6 | قسمت Rate Constants را پیدا کنید . در قسمت متن kf ، kfG_max*re.c_G/(KG1+re.c_G) را تایپ کنید . |
7 | قسمت Reaction Thermodynamic Properties را پیدا کنید . از لیست منبع حرارتی واکنش ، User defined را انتخاب کنید . |
8 | در قسمت متن Q ، -re.r_1*HG را تایپ کنید . |
در صورت لزوم، نرخ‌های واکنش تعریف‌شده توسط کاربر را در گره‌های گونه مربوطه وارد کنید.
گونه: E
1 | در پنجره Model Builder ، روی Species: E کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گونه‌ها ، کلیک کنید تا بخش Rate Reaction گسترش یابد . |
3 | از لیست، User defined را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن R i ، (YEG*re.kf_1+YEM*re.kf_2+YEN*re.kf_3)*re.c_X را تایپ کنید . |
گونه: CO2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Species: CO2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گونه ها ، بخش Rate Reaction را پیدا کنید . |
3 | از لیست، User defined را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن R i ، max(hCO2*(Csat_CO2-re.c_CO2)،0) را تایپ کنید . |
گونه: EtAc
1 | در پنجره Model Builder ، روی Species: EtAc کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گونه ها ، بخش فرمول شیمیایی را پیدا کنید . |
3 | تیک گزینه Enable formula را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن، C4H8O2 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Reaction Rate را پیدا کنید . از لیست، User defined را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت نوشتاری R i ، YETAc*(re.kf_1+re.kf_2+re.kf_3)*re.c_X را تایپ کنید . |
گونه: AcA
1 | در پنجره Model Builder ، روی Species: AcA کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گونه ها ، بخش فرمول شیمیایی را پیدا کنید . |
3 | تیک گزینه Enable formula را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن، C2H4O را تایپ کنید . |
5 | قسمت Reaction Rate را پیدا کنید . از لیست، User defined را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت نوشتاری R i ، YAcA*(re.kf_1+re.kf_2+re.kf_3)*re.c_X-kAcA*re.c_AcA*re.c_X را تایپ کنید . |
واکنش 2
1 | در نوار ابزار Reaction Engineering ، روی  Reaction کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Reaction ، بخش Reaction Formula را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن فرمول ، M=>E+CO2+EtAc+AcA را تایپ کنید . |
4 | روی Apply کلیک کنید . |
5 | قسمت Reaction Rate را پیدا کنید . از لیست، User defined را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن r j ، re.kf_2*re.c_X را تایپ کنید . |
7 | قسمت Rate Constants را پیدا کنید . در قسمت نوشتاری kf ، kfM_max*re.c_M/(KM1+re.c_M)*KG2/(KG2+re.c_G) را تایپ کنید . |
8 | قسمت Reaction Thermodynamic Properties را پیدا کنید . از لیست منبع حرارتی واکنش ، User defined را انتخاب کنید . |
9 | در قسمت متن Q ، -re.r_1*HM را تایپ کنید . |
واکنش 3
1 | در نوار ابزار Reaction Engineering ، روی  Reaction کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Reaction ، بخش Reaction Formula را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن فرمول ، N=>E+CO2+EtAc+AcA را تایپ کنید . |
4 | روی Apply کلیک کنید . |
5 | قسمت Reaction Rate را پیدا کنید . از لیست، User defined را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن r j ، re.kf_3*re.c_X را تایپ کنید . |
7 | قسمت Rate Constants را پیدا کنید . در قسمت نوشتاری kf ، kfN_max*re.c_N/(KN1+re.c_N)*KG2/(KG2+re.c_G)*KM2/(KM2+re.c_M) را تایپ کنید . |
8 | قسمت Reaction Thermodynamic Properties را پیدا کنید . از لیست منبع حرارتی واکنش ، User defined را انتخاب کنید . |
9 | در قسمت متن Q ، -re.r_1*HN را تایپ کنید . |
گونه 1
در نوار ابزار Reaction Engineering ، روی Species کلیک کنید .
Species کلیک کنید .گونه: N
1 | در پنجره Model Builder ، روی Species: N کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گونه ها ، بخش فرمول شیمیایی را پیدا کنید . |
3 | تیک گزینه Enable formula را پاک کنید . |
گونه 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)> Reaction Engineering (re) روی Species 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گونه ها ، قسمت نام را بیابید . |
3 | در قسمت متن، H2O را تایپ کنید . |
4 | قسمت Type را پیدا کنید . از لیست، حلال را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Chemical Formula را پیدا کنید . تیک گزینه Enable formula را پاک کنید . |
6 | برای باز کردن قسمت Thermodynamic Expressions کلیک کنید . از لیست، User defined را انتخاب کنید . |
7 | در قسمت متن C p ، CpH2O را تایپ کنید . |
8 | در نوار ابزار Reaction Engineering ، روی  Species کلیک کنید . |
گونه 1
1 | قسمت Name را پیدا کنید . در قسمت متن، CO2(g) را تایپ کنید . |
2 | قسمت Chemical Formula را پیدا کنید . تیک گزینه Enable formula را پاک کنید . |
3 | قسمت Reaction Rate را پیدا کنید . از لیست، User defined را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت نوشتاری R i ، max(((YXG*re.kf_1+YXM*re.kf_2+YXN*re.kf_3)*re.c_X-max(hCO2*(Csat_CO2-re.c_CO2)) را تایپ کنید. ، 0) . |
مقادیر اولیه 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی مقادیر اولیه 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مقادیر اولیه ، قسمت پارامترهای عمومی را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی T 0 ، T0 را تایپ کنید . |
4 | قسمت مقادیر اولیه گونه های حجمی را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
گونه ها | غلظت (MOL/M^3) |
E | c0E |
جی | c0G |
H2O | rhoH2O/MH2O |
م | c0M |
ن | c0N |
ایکس | c0X |
مدل را برای 200 ساعت حل کنید.
مطالعه 1
مرحله 1: وابسته به زمان
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش مطالعه 1 ، روی Step 1: Time Dependent کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد زمان ، h را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن زمان خروجی ، range(0,1,200) را تایپ کنید . |
5 | از لیست Tolerance ، User controlled را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متنی Relative tolerance ، 1e-6 را تایپ کنید . |
راه حل 1 (sol1)
1 | در نوار ابزار مطالعه ، روی  Show Default Solver کلیک کنید . |
2 | در پنجره Model Builder ، گره Solution 1 (sol1) را گسترش دهید ، سپس روی Time-Dependent Solver 1 کلیک کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای حل وابسته به زمان ، برای گسترش بخش تحمل مطلق کلیک کنید . |
4 | از لیست روش تحمل ، دستی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی Absolute tolerance ، 1.0E-7 را تایپ کنید . |
6 |  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
قندها
ابتدا 2a را در شکل 2 ایجاد کنید .
1 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، Sugars را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
جهانی 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Sugars را گسترش دهید ، سپس روی Global 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Reaction Engineering>re.c_G – Concentration – mol/m³ را انتخاب کنید . |
3 | روی Add Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Reaction Engineering>re.c_M – Concentration – mol/m³ را انتخاب کنید . |
4 | روی Add Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Reaction Engineering>re.c_N – Concentration – mol/m³ را انتخاب کنید . |
5 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن عنوان ، Sugar Concentrations را تایپ کنید . |
7 | برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید . از لیست Width ، 2 را انتخاب کنید . |
8 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
9 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
گلوکز |
مالتوز |
مالتوتریوز |
10 | در نوار ابزار Sugars ، روی  Plot کلیک کنید . |
با 2b در شکل 2 ادامه دهید .
الکل
1 | در پنجره Model Builder ، روی Sugars کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، الکل را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
4 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، vol% alkol را تایپ کنید . |
جهانی 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Alcohol را گسترش دهید ، سپس روی Global 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Definitions>Variables>Evol – vol% alkool را انتخاب کنید . |
3 | قسمت عنوان را پیدا کنید . در قسمت متن عنوان ، Content Alcohol را تایپ کنید . |
4 | قسمت Legends را پیدا کنید . تیک Show legends را پاک کنید . |
5 | در نوار ابزار الکل ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار غلظت مخمر (2c در شکل 2 ) به دنبال این مراحل تنظیم می شود:
مخمر
1 | در پنجره Model Builder ، روی Alcohol کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، Yeast را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . در فیلد نوشتاری برچسب محور y ، Concentration (mol/m<sup>3</sup>) را تایپ کنید . |
جهانی 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره مخمر را گسترش دهید ، سپس روی Global 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Reaction Engineering>re.c_X – Concentration – mol/m³ را انتخاب کنید . |
3 | قسمت عنوان را پیدا کنید . در قسمت متن عنوان ، Yeast Concentration را تایپ کنید . |
4 | در نوار ابزار مخمر ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار طعم ها (2d) در شکل 2 به دنبال این مراحل تنظیم می شود:
طعم
1 | در پنجره Model Builder ، روی Sugars کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، طعم ها را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Legend را پیدا کنید . از لیست موقعیت ، سمت راست میانی را انتخاب کنید . |
جهانی 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Flavors را گسترش دهید ، سپس روی Global 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Reaction Engineering>re.c_EtAc – Concentration – mol/m³ را انتخاب کنید . |
3 | روی Add Expression در گوشه سمت راست بالای بخش y-Axis Data کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Reaction Engineering>re.c_AcA – Concentration – mol/m³ را انتخاب کنید . |
4 | قسمت عنوان را پیدا کنید . در قسمت متن عنوان ، Flavor Concentrations را تایپ کنید . |
5 | قسمت Legends را پیدا کنید . در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
استر – مطلوب |
آلدهید – نامطلوب |
6 | در نوار ابزار Flavors ، روی  Plot کلیک کنید . |
در آخر، نمودار دما 2e را در شکل 2 ایجاد کنید .
دما (دوباره)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی دما (re) کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
3 | کادر بررسی برچسب محور y را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، Temperature (<sup>o</sup>C) را تایپ کنید . |
جهانی 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Temperature (re) را گسترش دهید ، سپس روی Global 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای جهانی ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
اصطلاح | واحد | شرح |
re.T-273.15[K] | ک |
4 | قسمت عنوان را پیدا کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن عنوان ، Temperature را تایپ کنید . |
6 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست Width ، 2 را انتخاب کنید . |
7 | قسمت Legends را پیدا کنید . تیک Show legends را پاک کنید . |
8 | در نوار ابزار دما (re) روی  Plot کلیک کنید . |
حال، مدل وابسته به فضا را با استفاده از مدل 0D به عنوان نقطه شروع ایجاد کنید. ویژگی Generate Space-Dependent Model این فرآیند را ساده می کند.
مهندسی واکنش (دوباره)
مدل 1 وابسته به فضا را ایجاد کنید
1 | در نوار ابزار Reaction Engineering ، روی  Generate Space-Dependent Model کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Generate Space-Dependent Model ، قسمت Component Settings را پیدا کنید . |
3 | از لیست Component to use ، 2Daxi: New را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Physics Interfaces را پیدا کنید . زیربخش جریان سیال را پیدا کنید . از لیست، Laminar Flow: New را انتخاب کنید . |
5 | زیربخش انتقال حرارت را پیدا کنید . از لیست، انتقال حرارت در مایعات: جدید را انتخاب کنید . |
6 | قسمت Study Type را پیدا کنید . از لیست نوع مطالعه ، وابسته به زمان را انتخاب کنید . |
7 | بخش Space-Dependent Model Generation را پیدا کنید . روی Create/Refresh کلیک کنید . |
چند فیزیک
در پنجره Model Builder ، گره Component 2 (comp2) را گسترش دهید ، سپس روی Multiphysics کلیک کنید .
جریان غیر گرمایی 1 (nitf1)
در نوار ابزار Physics ، روی Multiphysics Couplings کلیک کنید و Domain>Nonisothermal Flow را انتخاب کنید .
Multiphysics Couplings کلیک کنید و Domain>Nonisothermal Flow را انتخاب کنید .جریان واکنش، گونه رقیق شده 1 (rfd1)
در نوار ابزار Physics ، روی Multiphysics Couplings کلیک کنید و Domain>Reacting Flow، Diluted Species را انتخاب کنید .
Multiphysics Couplings کلیک کنید و Domain>Reacting Flow، Diluted Species را انتخاب کنید .مش را از یک فایل وارد کنید. هندسه مخزن همراه با مش وارد می شود.
مش 1
واردات 1
1 | در نوار ابزار Mesh ، روی  Import کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای واردات ، بخش واردات را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Filename ، beer_fermentation_mesh.mphbin را تایپ کنید . |
4 |  روی Import کلیک کنید . |
هندسه وارد شده شامل تعدادی انتخاب است. اینها در بخش Domain Selections و Boundary Selections در پنجره تنظیمات فهرست شده اند.
مواد را به هندسه اضافه 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>Air را انتخاب کنید . |
4 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
5 | در درخت، Built-in>Water, liquid را انتخاب کنید . |
6 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
مواد
آب، مایع (mat2)
1 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
2 | از لیست انتخاب ، Wort را انتخاب کنید . |
مواد را اضافه کنید
1 | به پنجره Add Material بروید . |
2 | در درخت، Built-in>Copper را انتخاب کنید . |
3 | روی Add to Component در نوار ابزار پنجره کلیک کنید . |
4 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود . |
مواد
مس (mat3)
1 | در پنجره تنظیمات برای مواد ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
2 | از لیست انتخاب ، مخزن را انتخاب کنید . |
متغیرهایی را برای مدل وابسته به فضا اضافه کنید.
تعاریف (COMP2)
متغیرها 2
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 2 (comp2) روی Definitions کلیک راست کرده و Variables را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای متغیرها ، بخش متغیرها را پیدا کنید . |
3 |  روی Load from File کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل beer_fermentation_variables2.txt دوبار کلیک کنید . |
تمام مرزهای داخلی (که برای اهداف مش بندی استفاده می شود) به جز مرزهایی که با رابط مایع بخار مطابقت دارد، پنهان کنید.
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 | فقط مرزهای 6، 8، 16 و 17 را انتخاب کنید. |
شیمی 1 (شیمی)
در این مدل، خواص حمل و نقل مورد استفاده، آنهایی خواهد بود که از مواد تعریف شده است. بنابراین خصوصیات انتقال محاسبه شده توسط رابط شیمی را می توان غیرفعال کرد.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 2 (comp2) روی Chemistry 1 (chem) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای شیمی ، روی قسمت Calculate Transport Properties کلیک کنید . |
3 | کادر تیک محاسبه خواص مخلوط را پاک کنید . |
توده های مولی را که قبلاً تعریف شده بود، به گونه هایی که لازم است اضافه کنید. گونه هایی با نام هایی که فقط از عناصر شیمیایی جدول تناوبی تشکیل شده اند، جرم مولی را به طور پیش فرض محاسبه و اضافه می کنند.
گونه: G
1 | در پنجره Model Builder ، گره Chemistry 1 (chem) را گسترش دهید ، سپس روی Species: G کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گونه ها ، بخش فرمول شیمیایی را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن M ، MG را تایپ کنید . |
گونه: E
1 | در پنجره Model Builder ، روی Species: E کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گونه ها ، بخش فرمول شیمیایی را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن M ، ME را تایپ کنید . |
گونه: EtAc
1 | در پنجره Model Builder ، روی Species: EtAc کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گونه ها ، بخش فرمول شیمیایی را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن M ، MEtAc را تایپ کنید . |
گونه: AcA
1 | در پنجره Model Builder ، روی Species: AcA کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گونه ها ، بخش فرمول شیمیایی را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن M ، MAcA را تایپ کنید . |
گونه: M
1 | در پنجره Model Builder ، روی Species: M کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گونه ها ، بخش فرمول شیمیایی را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن M ، MM را تایپ کنید . |
گونه: N
1 | در پنجره Model Builder ، روی Species: N کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گونه ها ، بخش فرمول شیمیایی را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن M ، MN را تایپ کنید . |
گونه: X
1 | در پنجره Model Builder ، روی Species: X کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گونه ها ، بخش فرمول شیمیایی را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن M ، MX را تایپ کنید . |
در مرحله بعدی فرآیند مدل‌سازی، رابط‌های فیزیکی را تنظیم می‌کنید که انتقال جرم، انتقال حرارت و جریان سیال را توصیف می‌کند.
حمل و نقل گونه های رقیق شده (TDS)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 2 (comp2) روی Transport of Diluted Species (tds) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای حمل و نقل گونه های رقیق ، قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Wort را انتخاب کنید . |
انتقال حرارت در سیالات 1 (HT)
1 | در پنجره Model Builder ، گره Transport of Diluted Species (tds) را گسترش دهید ، سپس روی Component 2 (comp2)>Heat Transfer in Fluids 1 (ht) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتقال حرارت در سیالات ، بخش Physical Model را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن T ref ، T0 را تایپ کنید . |
منبع حرارت 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 2 (comp2)>Heat Transfer in Fluids 1 (ht) روی منبع حرارتی 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای منبع گرما ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Wort را انتخاب کنید . |
جامد 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Solid را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Solid ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، مخزن را انتخاب کنید . |
مایع 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Fluid را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Fluid ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، بخش خالی مخزن را انتخاب کنید . |
4 | بخش ورودی مدل را پیدا کنید . روی Make All Model Inputs Editable در گوشه سمت راست بالای بخش کلیک کنید . |
5 | از لیست T ، دما (ht) را انتخاب کنید . |
6 | از لیست p A ، User defined را انتخاب کنید . |
شار حرارتی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Heat Flux را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 2، 13، 15، 20 و 21 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات Heat Flux ، بخش Heat Flux را پیدا کنید . |
4 | از لیست نوع شار ، شار حرارتی همرفتی را انتخاب کنید . |
5 | از لیست ضریب انتقال حرارت ، همرفت طبیعی خارجی را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن L ، 3 را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن T ، T0 را تایپ کنید . |
جریان آرام 1 (SPF)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 2 (comp2) روی Laminar Flow 1 (spf) کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for Laminar Flow ، بخش Domain Selection را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، Wort را انتخاب کنید . |
4 | بخش Physical Model را پیدا کنید . چک باکس Include gravity را انتخاب کنید . |
مقادیر اولیه 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Laminar Flow 1 (spf) را گسترش دهید ، سپس روی مقادیر اولیه 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مقادیر اولیه ، قسمت مقادیر اولیه را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن p ، spf.rhoref*g_const*(3-z) را تایپ کنید . |
محدودیت نقطه فشار 1
1 | در نوار ابزار فیزیک ، روی  Points کلیک کنید و محدودیت نقطه فشار را انتخاب کنید . |
2 | فقط نقطه 13 را انتخاب کنید. |
تقارن 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Symmetry را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 10 و 18 را انتخاب کنید. |
مطالعه 2
ابتدا یک حل کننده پیش فرض فقط برای انتقال سیال و حرارت ایجاد کنید. این یک تنظیم حل کننده پیش فرض برای مشکلات همرفت طبیعی به دلیل وجود گرانش ایجاد می کند.
مرحله 1: وابسته به زمان
1 | در پنجره Model Builder ، گره Study 2 را گسترش دهید ، سپس روی Step 1: Time Dependent کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، قسمت تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد زمان ، h را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن زمان خروجی ، range(0,0.1,4) range(5,1,24) را تایپ کنید . |
5 | قسمت Physics and Variables Selection را پیدا کنید . در جدول، کادرهای حل برای شیمی 1 (شیمی) و حمل و نقل گونه های رقیق شده (tds) را پاک کنید . |
راه حل 2 (sol2)
1 | در نوار ابزار مطالعه ، روی  Show Default Solver کلیک کنید . |
اکنون انتخاب کنید که حمل و نقل انبوه را نیز شامل شود.
مرحله 1: وابسته به زمان
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 Physics and Variables Selection را پیدا کنید . |
3 | در جدول، چک باکس های حل برای شیمی 1 (شیمی) و حمل و نقل گونه های رقیق شده (tds) را انتخاب کنید . |
راه حل 2 (sol2)
1 | در پنجره Model Builder ، گره Study 2> Solver Configurations> Solution 2 (sol2)> Dependent Variables 1 را گسترش دهید ، سپس روی Concentration (comp2.cAcA) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای فیلد ، بخش Scaling را پیدا کنید . |
3 | از لیست روش ، دستی را انتخاب کنید . |
4 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Study 2>Solver Configurations>Solution 2 (sol2)> Dependent Variables 1 روی Concentration (comp2.cEtAc) کلیک کنید . |
5 | در پنجره تنظیمات برای فیلد ، بخش Scaling را پیدا کنید . |
6 | از لیست روش ، دستی را انتخاب کنید . |
7 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Study 2>Solver Configurations>Solution 2 (sol2)>Dependent Variables 1 روی Concentration (comp2.cM) کلیک کنید . |
8 | در پنجره تنظیمات برای فیلد ، بخش Scaling را پیدا کنید . |
9 | از لیست روش ، مقدار اولیه مبتنی بر را انتخاب کنید . |
10 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Study 2>Solver Configurations>Solution 2 (sol2)>Dependent Variables 1 روی Concentration (comp2.cN) کلیک کنید . |
11 | در پنجره تنظیمات برای فیلد ، بخش Scaling را پیدا کنید . |
12 | از لیست روش ، مقدار اولیه مبتنی بر را انتخاب کنید . |
13 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Study 2>Solver Configurations>Solution 2 (sol2)>Dependent Variables 1 روی Concentration (comp2.cX) کلیک کنید . |
14 | در پنجره تنظیمات برای فیلد ، بخش Scaling را پیدا کنید . |
15 | از لیست روش ، مقدار اولیه مبتنی بر را انتخاب کنید . |
16 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Study 2>Solver Configurations>Solution 2 (sol2)>Dependent Variables 1 روی Pressure (comp2.p) کلیک کنید . |
17 | در پنجره تنظیمات برای فیلد ، بخش Scaling را پیدا کنید . |
18 | از لیست روش ، مقدار اولیه مبتنی بر را انتخاب کنید . |
19 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Study 2>Solver Configurations>Solution 2 (sol2)>Dependent Variables 1 روی Temperature (comp2.T) کلیک کنید . |
20 | در پنجره تنظیمات برای فیلد ، بخش Scaling را پیدا کنید . |
21 | از لیست روش ، مقدار اولیه مبتنی بر را انتخاب کنید . |
همرفت طبیعی در مخمر به دلیل آزاد شدن گرما از واکنش و خنک شدن در امتداد دیواره مخزن وجود دارد. حل‌کننده را از برداشتن گام‌های زمانی خیلی بزرگ در مرحله اولیه محدود کنید.
22 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Study 2>Solver Configurations>Solution 2 (sol2) روی Time-Dependent Solver 1 کلیک کنید . |
23 | در پنجره تنظیمات برای حل وابسته به زمان ، برای گسترش بخش Time Steping کلیک کنید . |
24 | کادر مرحله اولیه را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 1/3600 را تایپ کنید . |
25 | از لیست محدودیت حداکثر گام ، Expression را انتخاب کنید . |
26 | در قسمت متن حداکثر گام ، (60)*(t<4*3600)+(300)*(t>4*3600) را تایپ کنید . |
از شرط اولیه برای مقداردهی اولیه مجموعه داده ها و تولید گروه های نمودار پیش فرض استفاده کنید . قبل از محاسبه راه حل، گروه های نمودار را ویرایش کنید.
27 | در نوار ابزار مطالعه ،  روی دریافت مقدار اولیه کلیک کنید . |
با ایجاد مجموعه داده هایی برای استفاده در گروه های نمودار شروع کنید.
نتایج
مطالعه 2/Wort
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>Datasets را گسترش دهید . |
2 | روی Results>Datasets>Study 2/Solution 2 (sol2) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات راه حل ، Study 2/Wort را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
انتخاب
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  ویژگی ها کلیک کنید و Selection را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب ، Wort را انتخاب کنید . |
Revolution 2D – Wort
1 | در پنجره Model Builder ، در Results>Datasets روی Revolution 2D 1 راست کلیک کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Revolution 2D ، Revolution 2D – Wort را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Study 2/Wort (sol2) را انتخاب کنید . |
Revolution 2D – Wort, Study 2/Wort (sol2)
1 | در پنجره Model Builder ، در Results>Datasets ، روی Ctrl کلیک کنید تا Study 2/Wort (sol2) و Revolution 2D – Wort را انتخاب کنید . |
2 | کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
مطالعه 2 / تانک
در پنجره تنظیمات راه حل ، Study 2/Tank را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید .
انتخاب
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>Datasets>Study 2/Tank (sol2) را گسترش دهید، سپس روی Selection کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای انتخاب ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، مخزن را انتخاب کنید . |
انقلاب 2 بعدی – تانک
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results>Datasets روی Revolution 2D – Wort 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Revolution 2D ، Revolution 2D – Tank را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Study 2/Tank (sol2) را انتخاب کنید . |
برش هواپیما 1
1 | در نوار ابزار نتایج ، بر روی  Cut Plane کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Cut Plane ، قسمت Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Revolution 2D – Wort را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Plane Data را پیدا کنید . از لیست نوع هواپیما ، General را انتخاب کنید . |
5 | در ردیف 2 ، x را روی 0 قرار دهید . |
6 | در ردیف 2 ، z را روی 1 تنظیم کنید . |
7 | در ردیف 3 ، x را روی cos(-90[deg]) قرار دهید . |
8 | در ردیف 3 ، y را روی sin(-90[deg]) قرار دهید . |
برش هواپیما 2
1 | بر روی Cut Plane 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Cut Plane ، قسمت Plane Data را پیدا کنید . |
3 | در ردیف 3 ، x را روی cos(135[درجه]) قرار دهید . |
4 | در ردیف 3 ، y را روی sin(135 [درجه]) قرار دهید . |
اکنون گروه های طرح را ویرایش کنید.
میدان سرعت و دما
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی Concentration، AcA (tds) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح دو بعدی ، میدان سرعت و دما را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Color Legend را پیدا کنید . تیک Show units را انتخاب کنید . |
5 | برای گسترش بخش Plot Array کلیک کنید . تیک گزینه Enable را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن padding نسبی ، 0.5 را تایپ کنید . |
7 | در نوار ابزار Velocity Field and Temperature ، روی  Plot کلیک کنید . |
سطح 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Velocity Field and Temperature 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 ، spf.U را تایپ کنید . |
4 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست Coloring ، Gradient را انتخاب کنید . |
5 | از لیست رنگ بالا ، سفارشی را انتخاب کنید . |
6 | روی تعریف رنگ های سفارشی کلیک کنید . |
7 | مقادیر RGB را به ترتیب روی 0، 128 و 128 قرار دهید. |
8 | روی افزودن به رنگ های سفارشی کلیک کنید . |
9 | روی نمایش تنها پالت رنگ یا تأیید در دسکتاپ چند پلتفرمی کلیک کنید . |
10 | از لیست رنگ پایین ، سفارشی را انتخاب کنید . |
11 | روی تعریف رنگ های سفارشی کلیک کنید . |
12 | مقادیر RGB را به ترتیب روی 255، 255 و 128 قرار دهید. |
13 | روی افزودن به رنگ های سفارشی کلیک کنید . |
14 | روی نمایش تنها پالت رنگ یا تأیید در دسکتاپ چند پلتفرمی کلیک کنید . |
سطح 2
1 | روی Results>Velocity Field and Temperature>Surface 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text T-T0 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از فهرست رنگ‌آمیزی ، جدول رنگ را انتخاب کنید . |
ساده 1
در پنجره Model Builder ، در Results>Velocity Field and Temperature روی Streamline 1 راست کلیک کرده و Delete را انتخاب کنید .
سطح پیکان 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Velocity Field and Temperature کلیک راست کرده و Arrow Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Arrow Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن r component ، ht.tefluxr را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متنی کامپوننت z ، ht.tefluxz را تایپ کنید . |
5 | قسمت تعیین موقعیت پیکان را پیدا کنید . زیر بخش نقاط شبکه r را پیدا کنید . در قسمت متنی Points ، 10 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست نوع پیکان ، مخروط را انتخاب کنید . |
7 | از فهرست طول پیکان ، Logarithmic را انتخاب کنید . |
8 | در قسمت متنی Range quotient ، 1000 را تایپ کنید . |
9 | از لیست رنگ ، سیاه را انتخاب کنید . |
10 | برای گسترش بخش Plot Array کلیک کنید . چک باکس Manual indexing را انتخاب کنید . |
11 | در قسمت متن Index ، 1 را تایپ کنید . |
12 | در نوار ابزار Velocity Field and Temperature ، روی  Plot کلیک کنید . |
تمرکز، AcA، 3D (tds)
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>Concentration, AcA, 3D (tds) را گسترش دهید ، سپس روی Concentration, AcA, 3D (tds) کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
3 | کادر بررسی لبه های مجموعه داده Plot را پاک کنید . |
سطح 2
1 | در پنجره Model Builder ، در Results>Concentration، AcA، 3D (tds) روی Surface 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Revolution 2D – Tank را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Expression را پیدا کنید . در قسمت Expression text، 1 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست Coloring ، Uniform را انتخاب کنید . |
6 | از لیست رنگ ، خاکستری را انتخاب کنید . |
غلظت، AcA (استالدهید)
1 | در پنجره Model Builder ، در بخش Results روی Concentration, AcA, 3D (tds) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، Concentration، AcA (Acetaldehyde) را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید. |
دما، سه بعدی (ht1)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Temperature, 3D (ht1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، قسمت Plot Settings را پیدا کنید . |
3 | کادر بررسی لبه های مجموعه داده Plot را پاک کنید . |
سطح
1 | در پنجره Model Builder ، گره Temperature, 3D (ht1) را گسترش دهید ، سپس روی Surface کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Revolution 2D – Wort را انتخاب کنید . |
سطح 2
1 | روی Surface کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Revolution 2D – Tank را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Expression را پیدا کنید . در قسمت Expression text، 1 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست Coloring ، Uniform را انتخاب کنید . |
6 | از لیست رنگ ، خاکستری را انتخاب کنید . |
سطح پیکان 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Temperature، 3D (ht1) کلیک راست کرده و Arrow Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Arrow Surface ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Cut Plane 1 را انتخاب کنید . |
4 | روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 2 (comp2)>Heat Transfer in Fluids 1>Domain fluxes>ht.tefluxr,…,ht.tefluxz – Total Energy flux را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست نوع پیکان ، مخروط را انتخاب کنید . |
6 | از لیست رنگ ، سیاه را انتخاب کنید . |
سطح پیکان 2
1 | روی Arrow Surface 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Arrow Surface ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Cut Plane 2 را انتخاب کنید . |
دما، سه بعدی
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی Temperature, 3D (ht1) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، Temperature، 3D را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید. |
گروه‌های نمودار پیش‌فرض را که لازم نیست حذف کنید، یعنی تمام نمودارهای غلظت CO2، E، EtAc، G، M، N و X (در مجموع 16)، به اضافه دو نمودار سرعت. ساده ترین راه برای حذف آنها این است که برای انتخاب همه آنها Ctrl کلیک کنید و سپس راست کلیک کرده و Delete را انتخاب کنید .
دما، بالا و پایین
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 1D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، دما، بالا و پایین را در قسمت متن برچسب تایپ کنید. |
نمودار نقطه 1
1 | روی Temperature، Top و Bottom کلیک راست کرده و Point Graph را انتخاب کنید . |
2 | فقط نقطه 13 را انتخاب کنید. |
دما، بالا و پایین
1 | در پنجره Model Builder ، روی دما، بالا و پایین کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست مجموعه داده ، مطالعه 2/راه حل 2 (sol2) را انتخاب کنید . |
نمودار نقطه 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Point Graph 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار نقطه ، بخش انتخاب را پیدا کنید . |
3 | برای انتخاب دکمه ضامن  فعال کردن انتخاب کلیک کنید . |
4 | فقط نقطه 13 را انتخاب کنید. |
5 | قسمت y-Axis Data را پیدا کنید . در قسمت Expression text، T را تایپ کنید . |
6 | از لیست واحد ، degC را انتخاب کنید . |
7 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
8 | زیربخش Include را پیدا کنید . تیک گزینه Expression را انتخاب کنید . |
9 | چک باکس Point را پاک کنید . |
10 | زیربخش پیشوند و پسوند را پیدا کنید . در قسمت پسوند متن، Top را تایپ کنید . |
نمودار نقطه 2
1 | روی Results>Temperature، Top and Bottom>Point Graph 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار نقطه ، بخش انتخاب را پیدا کنید . |
3 | برای انتخاب دکمه ضامن  فعال کردن انتخاب کلیک کنید . |
4 |  روی Clear Selection کلیک کنید . |
5 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
6 | فقط نقطه 2 را انتخاب کنید. |
7 | قسمت Legends را پیدا کنید . زیربخش پیشوند و پسوند را پیدا کنید . در قسمت پسوند متن، پایین را تایپ کنید . |
8 | در نوار ابزار دما، بالا و پایین ، روی  Plot کلیک کنید . |
در حالی که همه گروه‌های نمودار آماده هستند، مطالعه را محاسبه کرده و تنظیم را برای به‌روزرسانی نمودارها با نتایج در حین حل انتخاب کنید.
مطالعه 2
مرحله 1: وابسته به زمان
1 | در پنجره Model Builder ، در زیر مطالعه 2 ، روی Step 1: Time Dependent کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مربوط به زمان وابسته ، کلیک کنید تا بخش Results When Solving گسترش یابد . |
3 | کادر Plot را انتخاب کنید . |
4 | از لیست گروه Plot ، میدان سرعت و دما را انتخاب کنید . |
5 | از لیست Update at ، زمان مراحل برداشته شده توسط حل کننده را انتخاب کنید . |
6 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
میدان سرعت و دما
وقت آن است که به نتایج نگاه کنیم.
1 | در پنجره Settings for 2D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
2 | از لیست زمان (h) ، 3 را انتخاب کنید . |
3 | در نوار ابزار Velocity Field and Temperature ، روی  Plot کلیک کنید . |
غلظت، AcA (استالدهید)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Concentration, AcA (Acetaldehyde) کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست زمان (h) ، 3 را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Concentration, AcA (Acetaldehyde) روی  Plot کلیک کنید . |
دما، سه بعدی
1 | در پنجره Model Builder ، روی Temperature, 3D کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست زمان (h) ، 3 را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار دما، سه بعدی ، روی  Plot کلیک کنید . |
سطح
1 | در پنجره Model Builder ، روی Surface کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست پارامترهای راه حل ، از والدین را انتخاب کنید . |
سطح 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Surface 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست پارامترهای راه حل ، از والدین را انتخاب کنید . |
سطح پیکان 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Arrow Surface 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Arrow Surface ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست پارامترهای راه حل ، از والدین را انتخاب کنید . |
سطح پیکان 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Arrow Surface 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Arrow Surface ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست پارامترهای راه حل ، از والدین را انتخاب کنید . |
4 | برای گسترش بخش Inherit Style کلیک کنید . از لیست Plot ، Arrow Surface 1 را انتخاب کنید . |
دما، بالا و پایین
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی دما، بالا و پایین کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، قسمت Legend را پیدا کنید . |
3 | از لیست موقعیت ، سمت چپ بالا را انتخاب کنید . |
