 |
جریان در یک رآکتور حلقه هوایی
معرفی
این مثال مدلسازی جریان چند فازی را در یک راکتور حلقه هوایی نشان می‌دهد. حباب های هوا از طریق دو فریت در پایین یک راکتور پر از آب تزریق می شوند. به دلیل شناوری، حباب ها بالا می روند و باعث ایجاد حرکت گردشی در مایع می شوند. انتقال جرم بین فازها وجود ندارد.
تعریف مدل
پارامترهای مدل از کار تجربی ارائه شده در Ref. 1 و در جدول 1 خلاصه شده است . فاز مایع در راکتور آب و فاز گاز هوا است.
ویژگی | ارزش | شرح |
اچ | 1.75 متر | ارتفاع راکتور |
دبلیو | 0.5 متر | عرض راکتور |
تی | 0.08 متر | ضخامت راکتور |
د ب | 3·10 -3 متر | قطر حباب |
آر | 0.02 متر | اشعه سرخ شده |
L | 0.16 متر | عرض کانال های رایزر و نزولی |
V در | 0.015 متر بر ثانیه | سرعت سطحی در ورودی |
C w | 5·10 4 کیلوگرم/(متر 3 · ثانیه) | ثابت تناسب لغزش-سرعت |
ρ g، در | 0.9727 کیلوگرم بر متر مکعب | چگالی گاز در ورودی |
شرایط مرزی
شرایط مرزی ورودی
دو فریت با شعاع 0.02 متر در پایین راکتور قرار دارند ( شکل 1 را ببینید ). حباب های هوا با قطر 3 میلی متر و سرعت سطحی 0.015 متر بر ثانیه از طریق فریت ها تزریق می شود. برای مایع، فریت ها با شرایط دیوار توصیف می شوند.
وضعیت مرزی خروجی
بالای هندسه ( xz -plane، y = 1.75 m) یک سطح آزاد است. حرکت سطح نادیده گرفته می شود و در عوض سطح با شرایط لغزش مایع تقریبی می شود. گاز آزاد است تا از طریق این مرز از راکتور خارج شود.
شرایط تقارن
تقارن آینه ای در صفحه xy در z = 0.04 متر احضار می شود .
وضعیت دیوار
سایر مرزها با توابع دیوار برای مایع و با شار گاز صفر برای حباب ها نشان داده می شوند.
شکل 1: هندسه مدل برای راکتور حلقه هوایی.
رابط جریان حبابی و مدل سازی آشفتگی
رابط Bubbly Flow یک مدل جریان چند فازی را برای حباب های گاز در یک مایع تنظیم می کند. رابط فیزیک میانگین غلظت فاز گاز را به جای هر حباب با جزئیات ردیابی می کند. سرعت مایع، فشار و کسر حجمی فاز گاز را حل می کند. جزئیات معادلات حاکم در بخش تئوری برای واسط‌های جریان حبابی در راهنمای کاربر ماژول CFD ارائه شده است .
برای جریان آرام، سرعت گاز u g از آن محاسبه می شود
که در آن u l به معنای سرعت فاز مایع و u slip به معنای سرعت نسبی بین گاز و مایع است که اصطلاحاً به آن سرعت لغزش می گویند.
سرعت لغزش از یک مدل لغزش محاسبه می شود. رابط Bubbly Flow چندین مدل لغزش را ارائه می دهد. مناسب ترین مدل لغزش برای این راکتور، مدل لغزش تعادل فشار-پسا با ضریب پسا تنظیم شده برای حباب های بزرگ است.
آزمایشات در Ref. 1 نشان می دهد که عدد رینولدز برای جریان کاملاً توسعه یافته 2·10 4 است و از این رو جریان آشفته است. مدل آشفتگی k – ε برای جریانهای حبابدار شبیه مدل آشفتگی تک فاز k – ε است (جزئیات را می توان در بخشهای تئوری رابطهای جریان آشفته و جریان حبابی در راهنمای کاربر ماژول CFD یافت ). با این حال، برای موارد جریان حباب دار، عبارت منبع اضافی به معادلات آشفتگی اضافه می شود. اینها به دلیل حرکت نسبی بین حباب‌های گاز و مایع باعث تولید و اتلاف تلاطم اضافی می‌شوند. عبارت منبع اضافی در kمعادله، که Sk نشان داده می‌شود، آشفتگی ناشی از حباب را محاسبه می‌کند و با ( رجوع کنید. 2 را ببینید )
عبارت منبع اضافی در معادله ε ، با S ε نشان داده می شود ، که اتلاف اغتشاش ناشی از حباب را محاسبه می کند، با
که در آن Ck و C ε ثابت های مدل هستند . مقادیر Ck و C ε بسیار وابسته به مسئله هستند، اما اغلب می‌توان آنها را تنظیم کرد تا توافق خوبی بین داده‌های تجربی و شبیه‌سازی‌ها به دست آید (رجوع کنید به شماره 3 ). با توجه به Ref. 2 ، مقادیر قابل قبول برای Ck و C ε به ترتیب در محدوده [ 0.01، 1 ] و [ 1 ، 1.92 ] هستند. مرجع. با این حال ، 3 از مقادیر C ε کمتر از 1 استفاده می کندو توافقات خوبی بین اندازه گیری ها و شبیه سازی ها بدست می آورند. در این مثال Ck و C ε به ترتیب روی 0.6 و 1.4 تنظیم شده اند .
برای محاسبه انتقال آشفته حباب ها، یک سرعت رانش برای میدان سرعت فاز گاز اضافه می شود:
جایی که
و 
عدد اشمیت آشفته است.
عدد اشمیت آشفته است.با استفاده از مدل k- ε ، ویسکوزیته دینامیکی آشفته به صورت تعریف شده است
که در آن C μ یک ثابت مدل است (برای جزئیات، به بخش تئوری رابطهای جریان حبابی در راهنمای کاربر ماژول CFD مراجعه کنید ).
در رابط Bubbly Flow می توانید به راحتی مدل آشفتگی k – ε را تغییر دهید . همچنین می‌توانید با تنظیم مقدار Ck ، عبارت S k را که ناشی از تلاطم حباب‌ها است، شامل یا حذف کنید . C k برابر با صفر به این معنی است که تلاطم ناشی از حباب نادیده گرفته شده است.
تنظیمات Physical Model برای رابط Bubbly Flow همچنین یک گزینه غلظت گاز کم را ارائه می دهد که به صورت پیش فرض فعال است. این گزینه در صورتی قابل اجرا است که غلظت گاز کمتر از 2 درصد باشد ، در این صورت می توان معادلات انتقال را در مقایسه با مواردی که غلظت گاز بالاتری دارند، ساده کرد. مرجع. 1 به طور خاص غلظت گاز را گزارش نمی کند، اما عکس های راکتور نشان می دهد که غلظت گاز ممکن است بالا باشد، بنابراین گزینه غلظت گاز پایین در این مدل فعال نیست.
نسل مش
توری باید در مجاورت فریت ها بسیار ریز باشد تا شیب های تند در غلظت حباب را حل کند. مش همچنین باید در داخل راکتور نسبتاً خوب باشد زیرا وجود حباب ها ساختارهای جریان نسبتاً پیچیده ای ایجاد می کند.
حل مدل
هدف به دست آوردن یک راه حل ثابت است، اما وقتی صحبت از جریان های شناور می شود، بهترین راه برای رسیدن به آن اغلب شبیه سازی وابسته به زمان است. جریانهای شناور می‌توانند ساختارهای جریان پیچیده‌ای داشته باشند که در تعادل ظریف با یکدیگر قرار دارند. گاهی اوقات یافتن چنین ساختارهای جریانی با یک حل کننده ثابت دشوار است در حالی که یک شبیه سازی وابسته به زمان به ساختارها اجازه می دهد تا به حالت نهایی خود تکامل یابند.
نتایج و بحث
شکل 2 کسر حجمی گاز و خطوط جریان سرعت را برای مایع در صفحه تقارن در t = 30 ثانیه نشان می دهد. نتایج از نظر کیفی با Ref مطابقت خوبی دارد. 1 با این تفاوت که آزمایش ها یک ناحیه چرخش را در گوشه سمت چپ بالا نشان می دهند در حالی که این ناحیه چرخش در شبیه سازی وجود ندارد.
حداکثر مقدار غلظت گاز حدود 7 درصد نزدیک به دو فریت و بالاتر از 2 درصد در بخش های قابل توجهی از راکتور است. این تأیید می کند که فرض غلظت کم گاز معتبر نبوده است.
شکل 2: نتایج یک شبیه سازی وابسته به زمان در t = 30 ثانیه. سطح غلظت گاز است و خطوط جریان با سرعت مایع هستند.
شکل 3 ویسکوزیته آشفته را نشان می دهد. اثر اغتشاش ناشی از حباب را می توان با سطوح نسبتاً بالای ویسکوزیته آشفته درست بالای فریت ها و همچنین در زیر سطح آزاد درک کرد. مورد دوم می تواند دلیلی برای عدم وجود منطقه گردش مجدد در گوشه سمت چپ بالا باشد. اما همچنین ممکن است ناحیه بازچرخشی از دست رفته ناشی از شل شدن باشد که در این مثال نادیده گرفته شده است.
شکل 3: ویسکوزیته آشفته در صفحه تقارن.
داده های تجربی برای چهار موقعیت پروب، #3، #5، #7 و #9 گزارش شده است. آنها با خطوطی در صفحه تقارن در ارتفاع های مختلف و ثابت، یعنی y = 300 mm، y = 650 mm، y = 1250 mm و y = 1650 mm مطابقت دارند. کاوشگرها در قسمت بالارونده راکتور قرار دارند. مقایسه بین شبیه سازی و آزمایش در شکل 4 نشان داده شده است. توافق در قسمت پایینی راکتور (موقعیت های #3 و #5) خوب است که در آن سرعت مایع و گاز حاصل از شبیه سازی در تطابق کمی با همتایان تجربی خود است. با این حال، توافق در قسمت بالایی راکتور به دلیل وجود منطقه گردش مجدد در گوشه سمت چپ بالا، کمتر خوب است. نتایج شبیه‌سازی هنوز از نظر کیفی در موقعیت کاوشگر شماره 7 صحیح است، اما سرعت‌ها نزدیک به دیواره داخلی بسیار کم هستند. فقدان منطقه چرخش در موقعیت کاوشگر #9 آشکار است که در آن آزمایش‌ها سرعت مایع منفی را در امتداد دیواره بیرونی نشان می‌دهند در حالی که شبیه‌سازی سرعت مایع مثبت را نشان می‌دهد.
با توجه به بسیاری از مفروضات مدلسازی مورد استفاده در این مثال، توافق کلی باید خوب تلقی شود.
شکل 4: مقایسه بین نتایج شبیه سازی و نتایج تجربی برای سرعت های عمودی در چهار موقعیت مختلف پروب.
منابع
1. S. Becker، A. Sokolichin و G. Eigenberger، «جریان گاز-مایع در ستون‌های حبابدار و راکتورهای حلقه: بخش دوم. مقایسه آزمایش‌های دقیق و شبیه‌سازی جریان، شیمی. مهندس علمی ، جلد 49، صفحات 5747-5762، 1994.
2. D. Kuzmin و S. Turek، “شبیه سازی عددی جریان های حبابی آشفته،” سوم بین المللی. سمپوزیوم در مورد مدلسازی و آزمایش جریان دو فازی ، پیزا، صفحات 22-24، سپتامبر 2004.
3. A. Sokolichin, G. Eigenberger, and A. Lapin, “Simulation of Buoyancy Driven Bubbly Flow: Established Simplification and Open Questions,” Fluid Mechanics and Transport Phenomena , vol. 51، شماره 1، صفحات 24-45، 2004.
مسیر کتابخانه برنامه: CFD_Module/Verification_Examples/airlift_loop_reactor
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  3D کلیک کنید . |
2 | در درخت Select Physics ، Fluid Flow > Multiphase Flow > Bubbly Flow > Bubbly Flow، Turbulent Flow > Bubbly Flow، k- ε (bf) 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 . |
تعاریف جهانی
ابتدا چند پارامتر مدل را تعریف 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 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | ارزش | شرح |
اچ | 1.75[m] | 1.75 متر | ارتفاع راکتور |
دبلیو | 0.5[m] | 0.5 متر | عرض راکتور |
تی | 0.08[m] | 0.08 متر | ضخامت راکتور |
d_b | 3e-3[m] | 0.003 متر | قطر حباب |
آر | 0.02[m] | 0.02 متر | اشعه سرخ شده |
L | 0.16 [m] | 0.16 متر | عرض کانال های رایزر و نزولی |
V_in | 0.015 [m/s] | 0.015 متر بر ثانیه | سرعت ورودی |
Cw | 5e4[kg/(m^3*s)] | 50000 کیلوگرم/(m³·s) | ثابت تناسب لغزش-سرعت |
rhog_in | 0.9727 [kg/(m^3)] | 0.9727 کیلوگرم بر متر مکعب | چگالی گاز در ورودی |
یک تابع پله ای را برای استفاده در هنگام افزایش شار گاز ورودی به عنوان تابعی از زمان تعریف کنید.
مرحله 1 (مرحله 1)
1 | در نوار ابزار Home ، روی  Functions کلیک کنید و Global>Step را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مرحله ، قسمت پارامترها را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن مکان ، 5 را تایپ کنید . |
4 | برای گسترش بخش Smoothing کلیک کنید . در قسمت متن Size of transition zone ، 10 را تایپ کنید . |
5 |  روی Plot کلیک کنید . |
هندسه 1
هندسه را ایجاد کنید. برای ساده کردن این مرحله، یک دنباله هندسی آماده شده را وارد کنید.
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی Insert Sequence کلیک کنید و Insert Sequence را انتخاب کنید . |
2 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل airlift_loop_reactor_geom_sequence.mph دوبار کلیک کنید . |
دستورالعمل های کامل هندسه را می توان در انتهای سند یافت.
3 | در نوار ابزار Geometry ، روی  ساختن همه کلیک کنید . |
دکمه سمت چپ ماوس را نگه دارید و در پنجره Graphics بکشید تا هندسه بچرخد. به طور مشابه، از دکمه سمت راست ماوس برای ترجمه هندسه و دکمه وسط برای بزرگنمایی استفاده کنید.
اکنون مطالب را از کتابخانه مواد بردارید.
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 . |
7 | در نوار ابزار Home ، روی  Add Material کلیک کنید تا پنجره Add Material بسته شود . |
جریان حبابی، K- ε (BF)
خواص سیالات 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Bubbly Flow، k- ε (bf) روی Fluid Properties 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ویژگی های سیال ، بخش مواد را پیدا کنید . |
3 | از لیست مایع ، آب، مایع (mat2) را انتخاب کنید . |
4 | از لیست گاز ، هوا (mat1) را انتخاب کنید . |
5 | قسمت ویژگی های گاز را پیدا کنید . از لیست ρ g ، محاسبه از قانون گاز ایده آل را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن d b ، d_b را تایپ کنید . |
7 | بخش Slip Model را پیدا کنید . از لیست مدل لغزش ، تعادل فشار-کشیدن را انتخاب کنید . |
8 | از لیست مدل ضریب کشیدن ، حباب های بزرگ را انتخاب کنید . |
9 | در پنجره Model Builder ، روی Bubbly Flow، k- ε (bf) کلیک کنید . |
10 | در پنجره تنظیمات برای جریان حبابی ، k- ε ، بخش Physical Model را پیدا کنید . |
11 | تیک کم غلظت گاز را پاک کنید . |
12 | قسمت Turbulence را پیدا کنید . زیربخش پارامترهای مدل Turbulence را پیدا کنید . کادر ویرایش پارامترهای مدل turbulence را انتخاب کنید . |
13 | در قسمت متن C ε ، 1.4 را تایپ کنید . |
14 | در قسمت متن C k ، 0.6 را تایپ کنید . |
جاذبه 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Gravity را انتخاب کنید . |
2 | فقط دامنه 1 را انتخاب کنید. |
دیوار 2
در نوار ابزار فیزیک ، روی Boundaries کلیک کنید و دیوار را انتخاب کنید .
Boundaries کلیک کنید و دیوار را انتخاب کنید .جاذبه 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Gravity 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Gravity ، بخش Gravity را پیدا کنید . |
3 | بردار g را به عنوان مشخص کنید |
0 | ایکس |
-g_const | y |
0 | z |
دیوار 2
1 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
2 | در پنجره Model Builder ، روی Wall 2 کلیک کنید . |
3 | فقط مرزهای 6 و 7 را انتخاب کنید. |
4 | در پنجره تنظیمات دیوار ، قسمت وضعیت مرزی گاز را پیدا کنید . |
5 | از لیست شرایط مرزی گاز ، شار گاز را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متنی N ρ g φ g ، V_in*rhog_in*step1(t[1/s]) را تایپ کنید . |
دیوار 3
1 | در نوار ابزار فیزیک ، روی  Boundaries کلیک کنید و دیوار را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 5 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات دیوار ، قسمت Liquid Boundary Condition را پیدا کنید . |
4 | از لیست شرایط مرزی مایع ، لغزش را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Gas Boundary Condition را پیدا کنید . از لیست شرایط مرزی گاز ، خروجی گاز را انتخاب کنید . |
مقادیر اولیه 1
هنگام استفاده از گرانش مهم است که مقادیر اولیه فشار را روی شرایط هیدرواستاتیک تنظیم کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، روی مقادیر اولیه 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات مقادیر اولیه ، g_const*bf.rhol*(1.75-y) را در قسمت متن p 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 23 را انتخاب کنید. |
تقارن 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Symmetry را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 4 را انتخاب 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 ، درشت را انتخاب کنید . |
اندازه
1 | روی Component 1 (comp1)>Mesh 1 کلیک راست کرده و Edit Physics-Induced Sequence را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | از لیست از پیش تعریف شده ، Normal را انتخاب کنید . |
ویژگی های لایه مرزی 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Component 1 (comp1)>Mesh 1>Boundary Layers 1 را گسترش دهید ، سپس روی Boundary Layer Properties 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ویژگی های لایه مرزی ، قسمت لایه ها را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متنی Number of layers عدد 4 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متنی ضریب تنظیم ضخامت ، 3 را تایپ کنید . |
5 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
6 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک 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 | در فیلد متنی زمان خروجی ، range(0,0.05,1)*30 را تایپ کنید . |
4 | از لیست Tolerance ، User controlled را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی Relative tolerance 0.005 را تایپ کنید . |
داده های اندازه گیری تخمین مقیاس های دستی برای سرعت و فشار را ممکن می سازد.
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 . |
3 | در پنجره Model Builder ، گره Study 1>Solver Configurations>Solution 1 (sol1)> Dependent Variables 1 را گسترش دهید ، سپس روی Pressure (comp1.p) کلیک کنید . |
4 | در پنجره تنظیمات برای فیلد ، بخش Scaling را پیدا کنید . |
5 | از لیست روش ، دستی را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن مقیاس ، 1.7e4 را تایپ کنید . |
7 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Study 1>Solver Configurations>Solution 1 (sol1)> Dependent Variables 1 روی فیلد Velocity ، فاز مایع (comp1.u) کلیک کنید . |
8 | در پنجره تنظیمات برای فیلد ، بخش Scaling را پیدا کنید . |
9 | از لیست روش ، دستی را انتخاب کنید . |
10 | در قسمت متن مقیاس ، 0.5 را تایپ کنید . |
11 | در پنجره Model Builder ، گره Solution 1 (sol1) را جمع کنید . |
12 | در پنجره Model Builder ، روی Solution 1 (sol1) کلیک راست کرده و Compute را انتخاب کنید . |
مراحل زیر شکل 2 را بازتولید می کند .
نتایج
سطح 2
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  More Datasets کلیک کنید و Surface را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 4 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Parameterization را پیدا کنید . |
4 | از لیست محورهای x و y ، xy-plane را انتخاب کنید . |
گروه طرح دو بعدی 5
در نوار ابزار نتایج ، روی 2D Plot Group کلیک کنید .
2D Plot Group کلیک کنید .سطح 1
روی 2D Plot Group 5 کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید .
گروه طرح دو بعدی 5
1 | در پنجره Settings for 2D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
2 | از لیست Dataset ، Surface 2 را انتخاب کنید . |
ساده 1
1 | روی 2D Plot Group 5 کلیک راست کرده و Streamline را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Streamline ، بخش Coloring and Style را پیدا کنید . |
3 | زیربخش Point style را پیدا کنید . از لیست رنگ ، سفید را انتخاب کنید . |
4 | بخش Streamline Positioning را پیدا کنید . از لیست موقعیت یابی ، چگالی یکنواخت را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی Separating distance ، 0.025 را تایپ کنید . |
6 | در نوار ابزار 2D Plot Group 5 ، روی  Plot کلیک کنید . |
مراحل زیر شکل 3 را بازتولید می کند .
گروه طرح دوبعدی 6
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 2D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Settings for 2D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Surface 2 را انتخاب کنید . |
سطح 1
1 | روی 2D Plot Group 6 کلیک راست کرده و Surface را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، bf.muT را تایپ کنید . |
4 | در نوار ابزار 2D Plot Group 6 ، روی  Plot کلیک کنید . |
به بازتولید نمودارهای 1 بعدی در شکل 4 ادامه دهید . با وارد کردن داده های آزمایشی شروع کنید.
vl3
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  جدول کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات جدول ، vl3 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . روی Import کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل airlift_loop_reactor_vl_no3.txt دوبار کلیک کنید . |
به عنوان مثال 3
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  جدول کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات جدول ، vg3 را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . روی Import کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل airlift_loop_reactor_vg_no3.txt دوبار کلیک کنید . |
vl5
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  جدول کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات جدول ، vl5 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . روی Import کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل airlift_loop_reactor_vl_no5.txt دوبار کلیک کنید . |
vg5
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  جدول کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات جدول ، vg5 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . روی Import کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل airlift_loop_reactor_vg_no5.txt دوبار کلیک کنید . |
vl7
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  جدول کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات جدول ، vl7 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . روی Import کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل airlift_loop_reactor_vl_no7.txt دوبار کلیک کنید . |
vg7
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  جدول کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات جدول ، vg7 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . روی Import کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل airlift_loop_reactor_vg_no7.txt دوبار کلیک کنید . |
vl9
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  جدول کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات جدول ، vl9 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . روی Import کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل airlift_loop_reactor_vl_no9.txt دوبار کلیک کنید . |
vg9
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  جدول کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات جدول ، vg9 را در قسمت متن برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . روی Import کلیک کنید . |
4 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل airlift_loop_reactor_vg_no9.txt دوبار کلیک کنید . |
جدول
1 | به پنجره Table بروید . |
خطوط برش را که با موقعیت های کاوشگر آزمایشی مطابقت دارند تعریف کنید.
نتایج
شماره 3
1 | در نوار ابزار نتایج ، بر روی  Cut Line 3D کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Cut Line 3D ، شماره 3 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Line Data را پیدا کنید . در ردیف 1 ، y را روی 0.3 و z را روی 0.04 قرار دهید . |
4 | در ردیف 2 ، x را روی 0.15 ، y را روی 0.3 و z را روی 0.04 قرار دهید . |
5 | از لیست Snapping ، Snap به نزدیکترین مرز را انتخاب کنید . |
شماره 5
1 | روی No3 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Cut Line 3D ، No5 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Line Data را پیدا کنید . در ردیف 1 ، y را روی 0.65 قرار دهید . |
4 | در ردیف 2 ، y را روی 0.65 قرار دهید . |
شماره 7
1 | روی No5 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Cut Line 3D ، No7 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Line Data را پیدا کنید . در ردیف 1 ، y را روی 1.25 تنظیم کنید . |
4 | در ردیف 2 ، y را روی 1.25 تنظیم کنید . |
شماره 9
1 | روی No7 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Cut Line 3D ، No9 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Line Data را پیدا کنید . در ردیف 1 ، y را روی 1.65 تنظیم کنید . |
4 | در ردیف 2 ، y را روی 1.65 تنظیم کنید . |
موقعیت پروب شماره 3
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  1D Plot Group کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، Probe position #3 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، No3 را انتخاب کنید . |
4 | از لیست انتخاب زمان ، آخرین را انتخاب کنید . |
5 | برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . از لیست نوع عنوان ، دستی را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن عنوان ، سرعت مایع و گاز عمودی را در موقعیت پروب شماره 3 تایپ کنید . |
نمودار خطی 1
1 | روی Probe position #3 کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Expression text، v را تایپ کنید . |
4 | برای گسترش بخش Coloring and Style کلیک کنید . از لیست رنگ ، آبی را انتخاب کنید . |
5 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
6 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
7 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
سرعت سیال، شبیه سازی |
نمودار جدول 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Probe position #3 کلیک راست کرده و Table Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار جدول ، قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . |
3 | زیربخش Line style را پیدا کنید . از لیست Line ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
4 | از لیست رنگ ، آبی را انتخاب کنید . |
5 | زیربخش نشانگرهای خط را پیدا کنید . از لیست نشانگر ، الماس را انتخاب کنید . |
6 | برای گسترش بخش Legends کلیک کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
7 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
8 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
سرعت سیال، آزمایشات |
نمودار خط 2
1 | روی Probe position #3 کلیک راست کرده و Line Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار خط ، بخش y-Axis Data را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Expression ، bf.ugy را تایپ کنید . |
4 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست رنگ ، قرمز را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Legends را پیدا کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
6 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
7 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
سرعت گاز، شبیه سازی |
نمودار جدول 2
1 | روی Probe position #3 کلیک راست کرده و Table Graph را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار جدول ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست جدول ، vg3 را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . زیربخش Line style را پیدا کنید . از لیست Line ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
5 | از لیست رنگ ، قرمز را انتخاب کنید . |
6 | زیربخش نشانگرهای خط را پیدا کنید . از لیست نشانگر ، مربع را انتخاب کنید . |
7 | قسمت Legends را پیدا کنید . تیک Show legends را انتخاب کنید . |
8 | از فهرست Legends ، Manual را انتخاب کنید . |
9 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
افسانه ها |
سرعت گاز، آزمایشات |
موقعیت پروب شماره 3
1 | در پنجره Model Builder ، روی Probe position #3 کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 1D Plot Group ، بخش Axis را پیدا کنید . |
3 | تیک گزینه Manual axis limits را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت حداقل متن x ، 0 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت حداکثر متن x ، 0.15 را تایپ کنید . |
6 | در فیلد متن حداقل y ، -0.15 را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن حداکثر y ، 0.85 را تایپ کنید . |
8 | در نوار ابزار موقعیت پروب شماره 3 ، روی  Plot کلیک کنید . |
موقعیت پروب شماره 3.1
روی Probe position #3 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید .
موقعیت پروب شماره 3
در پنجره Model Builder ، گره Results>Probe position #3 را جمع کنید .
موقعیت پروب شماره 5
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی Probe position #3.1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، موقعیت پروب شماره 5 را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، No5 را انتخاب کنید . |
4 | قسمت عنوان را پیدا کنید . در قسمت متن عنوان ، سرعت مایع و گاز عمودی را در موقعیت پروب شماره 5 تایپ کنید . |
نمودار جدول 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره #5 موقعیت Probe را گسترش دهید ، سپس روی جدول نمودار 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار جدول ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست جدول ، vl5 را انتخاب کنید . |
نمودار جدول 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Table Graph 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار جدول ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست جدول ، vg5 را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Probe position #5 ، روی  Plot کلیک کنید . |
موقعیت پروب شماره 5
1 | در پنجره Model Builder ، روی Probe position #5 کلیک کنید . |
2 |  روی Plot کلیک کنید . |
موقعیت پروب شماره 5.1
روی Probe position #5 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید .
موقعیت پروب شماره 5
در پنجره Model Builder ، گره Results>Probe position #5 را جمع کنید .
موقعیت پروب شماره 7
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی Probe position #5.1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، Probe position #7 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، No7 را انتخاب کنید . |
4 | قسمت عنوان را پیدا کنید . در قسمت متن عنوان ، سرعت مایع و گاز عمودی را در موقعیت پروب شماره 7 تایپ کنید . |
نمودار جدول 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره شماره ۷ موقعیت Probe را گسترش دهید ، سپس روی جدول نمودار ۱ کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار جدول ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست جدول ، vl7 را انتخاب کنید . |
نمودار جدول 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Table Graph 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار جدول ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست جدول ، vg7 را انتخاب کنید . |
موقعیت پروب شماره 7
1 | در پنجره Model Builder ، روی Probe position #7 کلیک کنید . |
2 | در نوار ابزار Probe position #7 ، روی  Plot کلیک کنید . |
موقعیت پروب شماره 7.1
روی Probe position #7 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید .
موقعیت پروب شماره 7
در پنجره Model Builder ، گره Results>Probe position #7 را جمع کنید .
موقعیت پروب شماره 9
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی Probe position #7.1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح 1 بعدی ، Probe position #9 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، No9 را انتخاب کنید . |
4 | قسمت عنوان را پیدا کنید . در قسمت متن عنوان ، سرعت مایع و گاز عمودی را در موقعیت کاوشگر شماره 9 تایپ کنید . |
نمودار جدول 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره #9 موقعیت Probe را گسترش دهید ، سپس روی جدول نمودار 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار جدول ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست جدول ، vl9 را انتخاب کنید . |
نمودار جدول 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Table Graph 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نمودار جدول ، بخش داده را پیدا کنید . |
3 | از لیست جدول ، vg9 را انتخاب کنید . |
موقعیت پروب شماره 9
1 | در پنجره Model Builder ، روی Probe position #9 کلیک کنید . |
2 | در نوار ابزار Probe position #9 ، روی  Plot کلیک کنید . |
3 | در پنجره Model Builder ، گره شماره 9 موقعیت Probe را جمع کنید . |
ضمیمه. دستورالعمل مدلسازی هندسه
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  3D کلیک کنید . |
2 |  روی Done کلیک کنید . |
تعاریف جهانی
ابتدا چند پارامتر مدل را تعریف 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 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام | اصطلاح | ارزش | شرح |
اچ | 1.75[m] | 1.75 متر | ارتفاع راکتور |
دبلیو | 0.5[m] | 0.5 متر | عرض راکتور |
تی | 0.08[m] | 0.08 متر | ضخامت راکتور |
d_b | 3e-3[m] | 0.003 متر | قطر حباب |
آر | 0.02[m] | 0.02 متر | اشعه سرخ شده |
L | 0.16 [m] | 0.16 متر | عرض کانال های رایزر و نزولی |
V_in | 0.015 [m/s] | 0.015 متر بر ثانیه | سرعت ورودی |
Cw | 5e4[kg/(m^3*s)] | 50000 کیلوگرم/(m³·s) | ثابت تناسب لغزش-سرعت |
rhog_in | 0.9727 [kg/(m^3)] | 0.9727 کیلوگرم بر متر مکعب | چگالی گاز در ورودی |
هندسه 1
صفحه کار 1 (wp1)
1 | در نوار ابزار هندسه ، روی صفحه  کار کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای صفحه کار ، روی نمایش صفحه کار کلیک کنید .  |
صفحه کار 1 (wp1)> هندسه صفحه
در پنجره Model Builder ، روی صفحه هندسه کلیک کنید .
صفحه کار 1 (wp1)> چند ضلعی 1 (pol1)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Polygon کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات چند ضلعی ، بخش مختصات را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
XW (M) | (M) است |
0 | 0 |
L | 0 |
دبلیو | L |
دبلیو | اچ |
0 | اچ |
4 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Build All کلیک کنید . |
صفحه کار 1 (wp1)> چند ضلعی 2 (pol2)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Polygon کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات چند ضلعی ، بخش مختصات را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
XW (M) | (M) است |
L | 0.11 |
0.34 | 0.2 |
0.34 | 1.47 |
L | 1.56 |
4 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Build All کلیک کنید . |
صفحه کار 1 (wp1)> تفاوت 1 (dif1)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Difference را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی pol1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای تفاوت ، بخش تفاوت را پیدا کنید . |
4 | زیربخش اشیاء را برای تفریق پیدا کنید . برای انتخاب دکمه ضامن  فعال کردن انتخاب کلیک کنید . |
5 | فقط شی pol2 را انتخاب کنید. |
6 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Build All کلیک کنید . |
اکسترود 1 (ext1)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Geometry 1 روی Work Plane 1 (wp1) کلیک راست کرده و Extrude را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Extrude ، بخش Distances را پیدا کنید . |
3 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
فواصل (متر) |
تی |
4 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
صفحه کار 2 (wp2)
1 | در نوار ابزار هندسه ، روی صفحه  کار کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای صفحه کار ، قسمت تعریف هواپیما را پیدا کنید . |
3 | از لیست Plane ، zx-plane را انتخاب کنید . |
4 |  روی Show Work Plane کلیک کنید . |
صفحه کار 2 (wp2)> دایره 1 (c1)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Circle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دایره ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، R را تایپ کنید . |
4 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت نوشتار xw ، T/2 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن yw ، 0.11 را تایپ کنید . |
صفحه کار 2 (wp2)> دایره 2 (c2)
1 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Circle کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات دایره ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، R را تایپ کنید . |
4 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت نوشتار xw ، T/2 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن yw ، T/2 را تایپ کنید . |
6 | در نوار ابزار Work Plane ، روی  Build All کلیک کنید . |
اتحادیه 1 (uni1)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Geometry 1 کلیک راست کرده و Booleans and Partitions>Union را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره Graphics کلیک کنید و سپس Ctrl+A را فشار دهید تا هر دو شی انتخاب شوند. |
3 | در پنجره تنظیمات برای Union ، روی  Build All Objects کلیک کنید . |
بلوک 1 (blk1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Block کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Block ، قسمت Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت Depth text 2 را تایپ کنید . |
4 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن z ، T/2 را تایپ کنید . |
5 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
6 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
تفاوت 1 (dif1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Difference را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی uni1 را انتخاب کنید تا آن را به لیست Objects to add اضافه کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات برای تفاوت ، بخش تفاوت را پیدا کنید . |
4 | زیربخش اشیاء را برای تفریق پیدا کنید . برای انتخاب دکمه ضامن  فعال کردن انتخاب کلیک کنید . |
5 | فقط شی blk1 را انتخاب کنید. |
6 | در نوار ابزار Geometry ، روی  ساختن همه کلیک کنید . |
