 |
فرسایش لوله در اثر ذرات آلاینده
معرفی
خطوط لوله مورد استفاده برای انتقال سیالاتی مانند نفت و گاز اغلب حاوی ذرات آلاینده جامد مانند ماسه هستند که همراه با سیال متحرک حمل می شوند. این ذرات جامد می توانند به دیواره های لوله برخورد کنند و مواد سطح را در فرآیندی به نام فرسایش تغییر شکل دهند یا از بین ببرند.
علاوه بر تخلیه فیزیکی مواد از دیواره‌های لوله، فرسایش ذرات جامد ممکن است به روش‌های غیرمستقیم دیگر برای وضعیت خطوط لوله مضر باشد. به عنوان مثال، ذرات جامد ممکن است به لایه‌های مقاوم در برابر خوردگی داخل لوله‌ها آسیب بزنند یا بازدارنده‌های شیمیایی را از سطوح داخلی حذف کنند و موادی را در دیواره‌های لوله قرار دهند که ممکن است بیشتر در معرض خوردگی باشند. چنین اثرات هم افزایی که اغلب با اصطلاح فرسایش – خوردگی نشان داده می شود، می تواند بسیار پرهزینه باشد زیرا ممکن است باعث تخریب خطوط لوله نفت و گاز با سرعتی سریع شود.
شبیه سازی فرسایش خط لوله می تواند ابزاری قدرتمند و مقرون به صرفه برای طراحی، بهینه سازی و تشخیص باشد. در این مثال، میزان سایش فرسایش در یک زانویی لوله 90 درجه محاسبه شده و برای سه مدل فرسایش مختلف مقایسه شده است.
تعریف مدل
هندسه مدل از دو قسمت لوله استوانه ای مستقیم تشکیل شده است که طول هر کدام 50 سانتی متر و قطر آن 20 سانتی متر است. بخش های مستقیم توسط یک خم لوله 90 درجه با شعاع انحنای 50 سانتی متر به هم متصل می شوند. این لوله برای انتقال آب در دمای اتاق با حداکثر سرعت ورودی 20 متر بر ثانیه استفاده می شود. فقط نیمی از لوله مدل سازی شده است زیرا صفحه xy یک صفحه تقارن است. آب به عنوان یک سیال تراکم ناپذیر در نظر گرفته می شود.
این لوله همچنین ذرات جامد را با سرعت 0.6 کیلوگرم در ساعت حمل می کند. اگرچه معمولاً توزیع اندازه به چنین ذرات اختصاص داده می شود، اما در این آموزش تمام ذرات دارای قطر مساوی 0.17 میلی متر هستند.
ملاحظات مدلسازی
عدد رینولدز بالا، Re D = 3.96 × 10 6 بر اساس قطر لوله، یک مدل آشفتگی با توابع دیوار را می طلبد. در اینجا، مدل آشفتگی k – ω بر روی مدل k – ε انتخاب می‌شود ، زیرا دقیق‌تر از مدل k – ε برای جریان‌هایی است که شامل انحنای خط جریان قوی است ( مرجع 2 ).
برای کاهش هزینه محاسباتی مدل از یک مش ساختاریافته استفاده می شود. شبکه لایه مرزی برای اطمینان از اینکه جریان نزدیک به دیواره های لوله به اندازه کافی حل می شود استفاده می شود.
نتایج و بحث
توزیع سرعت حاصل در شکل 1 نشان داده شده است . بعد از خم یک ناحیه جداسازی وجود دارد که با نتایج در Ref. 1 . طول لوله خروجی بیشتر از طول لوله ورودی به منظور رفع این ناحیه ساخته شد. شکل 2 نمودار کانتوری از توزیع فشار مربوطه را نشان می دهد. وضوح دیوار در واحدهای چسبناک در شکل 3 نشان داده شده است . این مقدار در همه جا کمتر از 100 است، که نشان می دهد مش مرزی روی دیوارها به اندازه کافی تصفیه شده است.
مسیر ذرات در شکل 4 نشان داده شده است . شرط ناپدید شدن دیوار برای پنهان کردن ذراتی که در خم لوله حرکت می کنند بدون تماس با دیوارها استفاده شده است، بنابراین فقط ذراتی که با سطوح خم لوله تماس داشته اند نشان داده می شوند. بیان رنگ زاویه برخورد حاد بر حسب درجه است که از سطح نرمال اندازه گیری می شود. واضح است که ذرات فقط در زوایای چرا به سطح برخورد می کنند.
سه مدل مختلف فرسایش برای محاسبه میزان سایش فرسایش در سطح زانویی لوله استفاده می‌شود: Finnie ، DNV و E/CRC . این مدل‌های فرسایش در گره فرسایشی اختصاصی ساخته شده‌اند که می‌تواند به عنوان یک گره فرعی به هر شرایط مرزی دیوار اضافه شود. می توان با استفاده از چندین مدل فرسایش مختلف در یک مجموعه از مرزها، میزان سایش فرسایشی را حل کرد. مدل‌های فرسایش با جزئیات بیشتری در راهنمای کاربر ماژول ردیابی ذرات توضیح داده شده‌اند .
شکل 1: خطوط جریانی سرعت در زانویی لوله.
شکل 2: نمودار کانتور فشار در زانویی لوله.
شکل 3: وضوح دیوار در واحدهای ویسکوز. یک مقدار بیشتر از چند صد معمولاً نشان می دهد که یک مش باید در جهت عادی دیوار تصفیه شود.
شکل 4: مسیر ذرات. بیان رنگ، زاویه برخورد حاد است که از سطح نرمال اندازه گیری می شود.
شکل 5: میزان سایش فرسایشی دیواره لوله، محاسبه شده با استفاده از مدل Finnie.
شکل 6: میزان سایش فرسایشی دیواره لوله، محاسبه شده با استفاده از مدل DNV.
شکل 7: میزان سایش فرسایشی دیواره لوله، محاسبه شده با استفاده از مدل E/CRC.
منابع
1. GF Homicz، “شبیه سازی های دینامیکی سیالات محاسباتی جریان زانویی لوله،” گزارش SAND ، SAND2004-3467، آزمایشگاه ملی ساندیا، 2004.
2. F. Menter، “مدل های آشفتگی منطقه ای دو معادله k – ω برای جریان های آیرودینامیک،” مقاله AIAA شماره 93-2906، بیست و چهارمین کنفرانس دینامیک سیالات ، ژوئیه 1993.
مسیر کتابخانه برنامه: CFD_Module/Particle_Tracing /pipe_elbow_erosion
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>Single-Phase Flow>Turbulent Flow>Turbulent Flow، k- ω (spf) را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
5 | در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
6 |  روی Done کلیک کنید . |
تعاریف جهانی
پارامترهای 1
پارامترهای مدل را از یک فایل متنی بارگیری کنید.
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 pipe_elbow_erosion_parameters.txt دوبار کلیک کنید . |
هندسه 1
هندسه شامل دو بخش لوله استوانه ای مستقیم است که توسط یک زانویی لوله 90 درجه به هم متصل شده اند.
سیلندر 1 (cyl1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Cylinder کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات سیلندر ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، r1 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، L1 را تایپ کنید . |
لوله 1 (tor1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Torus کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات Torus ، بخش Size and Shape را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Major radius ، R3 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متنی Minor radius ، r3 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت نوشتار زاویه انقلاب ، 90 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن y ، R3 را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن z ، L1 را تایپ کنید . |
8 | قسمت Axis را پیدا کنید . از لیست نوع محور ، x-axis را انتخاب کنید . |
9 | قسمت Rotation Angle را پیدا کنید . در قسمت متن چرخش ، 180 را تایپ کنید . |
سیلندر 2 (cyl2)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Cylinder کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات سیلندر ، بخش اندازه و شکل را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن Radius ، r2 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن ارتفاع ، L2 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Position را پیدا کنید . در قسمت متن y ، R3 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن z ، L1+R3 را تایپ کنید . |
7 | قسمت Axis را پیدا کنید . از لیست نوع محور ، محور y را انتخاب کنید . |
از یک صفحه کار برای ایجاد یک مرز جداگانه که در آن ذرات در ورودی لوله آزاد می شوند، استفاده کنید.
صفحه کار 1 (wp1)
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 نوع هواپیما ، Face parallel را انتخاب کنید . |
4 | در شی cyl1 ، فقط مرز 3 را انتخاب کنید. |
با استفاده از پنجره Selection List ممکن است انتخاب مرز صحیح آسان تر باشد . برای باز کردن این پنجره، در نوار ابزار Home روی Windows کلیک کرده و Selection List را انتخاب کنید . (اگر از دسکتاپ کراس پلتفرم استفاده می کنید، ویندوز را در منوی اصلی پیدا می کنید.)
5 |  روی Show Work Plane کلیک کنید . |
صفحه کار 1 (wp1)> هندسه صفحه
1 | در پنجره تنظیمات برای هندسه صفحه ، بخش Visualization را پیدا کنید . |
2 | چک باکس View work plane geometry in 3D را انتخاب کنید . |
صفحه کار 1 (wp1)> 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 ، 0.05 را تایپ 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 همه اشیا انتخاب شوند. |
برای صرفه جویی در زمان و حافظه، تنها با مدلسازی جریان سیال و حرکت ذرات در نیمی از هندسه، از تقارن استفاده 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 هواپیما ، yz-plane را انتخاب کنید . |
اشیاء پارتیشن 1 (par1)
1 | در نوار ابزار Geometry ، روی  Booleans and Partitions کلیک کنید و Partition Objects را انتخاب کنید . |
2 | فقط شی uni1 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای اشیاء پارتیشن ، قسمت اشیاء پارتیشن را پیدا کنید . |
4 | از فهرست پارتیشن با ، صفحه کار را انتخاب کنید . |
حذف نهادهای 1 (del1)
1 | روی Geometry 1 کلیک راست کرده و Delete Entities را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای حذف نهادها ، بخش Entities یا Objects to Delete را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، دامنه را انتخاب کنید . |
4 | در شی par1 ، فقط دامنه های 1-3 را انتخاب کنید. |
5 |  روی Build All Objects کلیک کنید . |
6 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
جریان آشفته، K- ω (SPF)
ورودی 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Turbulent Flow کلیک راست کنید ، k- ω (spf) و Inlet را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 3 و 7 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای ورودی ، بخش Boundary Condition را پیدا کنید . |
4 | از لیست، جریان کاملاً توسعه یافته را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Fully Developed Flow را پیدا کنید . در قسمت متن U av ، Vi را تایپ کنید . |
6 | در پنجره Model Builder ، روی Turbulent Flow، k- ω (spf) کلیک کنید . |
7 | در پنجره تنظیمات برای جریان آشفته ، k- ω ، بخش آشفتگی را پیدا کنید . |
8 | از لیست درمان دیوار ، توابع دیوار را انتخاب کنید . |
خروجی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Outlet را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 14 را انتخاب کنید. |
تقارن 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Symmetry را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 1، 4 و 10 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 1
لایه های مرزی 1
در نوار ابزار Mesh ، روی Boundary Layers کلیک کنید .
Boundary Layers کلیک کنید .ویژگی های لایه مرزی
1 | در پنجره Model Builder ، روی Boundary Layer Properties 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 5 را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن Factor Stretching ، 2.2 را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متنی ضریب تنظیم ضخامت ، 0.4 را تایپ کنید . |
اندازه
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Mesh 1 روی Size کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
3 | از فهرست Calibrate for ، Fluid dynamics را انتخاب کنید . |
4 | از لیست از پیش تعریف شده ، Extra fine را انتخاب کنید . |
5 | برای گسترش بخش پارامترهای اندازه عنصر کلیک کنید . در قسمت متن حداکثر اندازه عنصر ، r3/10 را تایپ کنید . |
لایه های مرزی 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Boundary Layers 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای لایه های مرزی ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، Boundary را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرزهای 3 و 7 را انتخاب کنید. |
5 | برای گسترش بخش Transition کلیک کنید . کادر بررسی Smooth transition to interior mesh را پاک کنید . |
ویژگی های لایه مرزی
1 | در پنجره Model Builder ، روی Boundary Layer Properties کلیک کنید . |
2 | فقط لبه های 3 و 12 را انتخاب کنید. |
جارو 1
در نوار ابزار Mesh ، روی Swept کلیک کنید .
Swept کلیک کنید .توزیع 1
1 | روی Swept 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 |  روی Clear Selection کلیک کنید . |
4 | فقط دامنه 1 را انتخاب کنید. |
5 | بخش توزیع را پیدا کنید . در قسمت متنی Number of Elements عدد 40 را تایپ کنید . |
توزیع 2
1 | در پنجره Model Builder ، روی Swept 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 |  روی Clear Selection کلیک کنید . |
4 | فقط دامنه 2 را انتخاب کنید. |
5 | بخش توزیع را پیدا کنید . در قسمت متنی Number of Elements عدد 80 را تایپ کنید . |
توزیع 3
1 | روی Swept 1 کلیک راست کرده و Distribution را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای توزیع ، بخش انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 |  روی Clear Selection کلیک کنید . |
4 | فقط دامنه 3 را انتخاب کنید. |
5 | بخش توزیع را پیدا کنید . از لیست نوع توزیع ، از پیش تعریف شده را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متنی Number of Elements عدد 70 را تایپ کنید . |
7 | در قسمت متن نسبت عنصر ، 5 را تایپ کنید . |
8 | از لیست نرخ رشد ، نمایی را انتخاب کنید . |
9 |  روی ساخت همه کلیک کنید . |
مطالعه 1
در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی محاسبه کلیک کنید .
روی محاسبه کلیک کنید .نتایج
تکه
1 | در پنجره Model Builder ، گره Velocity (spf) را گسترش دهید ، سپس بر روی Slice کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Slice ، بخش Plane Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Plane ، zx-planes را انتخاب کنید . |
ساده 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Velocity (spf) کلیک راست کرده و Streamline را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Streamline ، بخش Coloring and Style را پیدا کنید . |
3 | زیربخش Line style را پیدا کنید . از لیست Type ، Ribbon را انتخاب کنید . |
4 | فقط مرزهای 3 و 7 را انتخاب کنید. |
بیان رنگ 1
1 | در نوار ابزار Velocity (spf) ، روی  Color Expression کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای بیان رنگ ، قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . |
3 | تیک Color legend را پاک کنید . |
4 | در نوار ابزار Velocity (spf) ، روی  Plot کلیک کنید . |
5 |  روی دکمه Go to YZ View در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
نمودار حاصل را با شکل 1 مقایسه کنید .
فشار (SPF)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی Pressure (spf) کلیک کنید . |
2 | در نوار ابزار فشار (spf) ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار حاصل را با شکل 2 مقایسه کنید .
وضوح دیوار (spf)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Wall Resolution (spf) کلیک کنید . |
2 | در نوار ابزار Wall Resolution (spf) ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار وضوح دیوار برای تأیید اینکه وضوح مش در مدل کافی است استفاده می شود. نمودار حاصل را با شکل 3 مقایسه 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، Fluid Flow>Particle Tracing>Particle Tracing for Fluid Flow (fpt) را انتخاب کنید . |
4 | رابط های فیزیک را در زیربخش مطالعه بیابید . کادر کنار مطالعه 1 را 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 . |
ردیابی ذرات برای جریان سیال (FPT)
وقتی نرخ جریان جرمی Specify از لیست مشخصات انتشار ذرات انتخاب می شود ، فرض می شود که هر ذره مدل نشان دهنده تعدادی ذره واقعی در واحد زمان است. بنابراین محاسبه نرخ فرسایش توسط ذرات آلاینده در یک میدان جریان ثابت امکان پذیر است.
1 | در پنجره تنظیمات برای ردیابی ذرات برای جریان سیال ، بخش انتشار و انتشار ذرات را پیدا کنید . |
2 | از لیست مشخصات انتشار ذرات ، تعیین نرخ جریان جرمی را انتخاب کنید . |
ورودی 1
1 | روی Component 1 (comp1)>Particle Tracing for Fluid Flow (fpt) کلیک راست کرده و Inlet را انتخاب کنید . |
2 | در قسمت متنی Mass flow rate 0.6 [kg/h] را تایپ کنید . |
3 | در پنجره تنظیمات ورودی ، قسمت Initial Position را پیدا کنید . |
4 | از لیست موقعیت اولیه ، تراکم را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن N ، 5000 را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن ρ ، spf.U را تایپ کنید . |
7 | قسمت Initial Velocity را پیدا کنید . از لیست u ، فیلد سرعت (spf) را انتخاب کنید . |
8 | فقط مرز 7 را انتخاب کنید. |
خواص ذرات 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Particle Properties 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for Particle Properties ، قسمت Particle Properties را پیدا کنید . |
3 | از لیست ρ p ، User defined را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، سیگما را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن d p ، 1.7E-4[m] را تایپ کنید . |
با استفاده از سه مدل مختلف فرسایش، میزان سایش در زانویی لوله را محاسبه کنید.
دیوار 1
در پنجره Model Builder ، روی Wall 1 کلیک کنید .
فرسایش 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Erosion را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Erosion ، بخش Erosion Model را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن c i ، fc را تایپ کنید . |
4 | در قسمت متن K ، kappa را تایپ کنید . |
5 | در قسمت متن H V ، Hs را تایپ کنید . |
6 | در قسمت متن ρ ، rho را تایپ کنید . |
دیوار 1
در پنجره Model Builder ، روی Wall 1 کلیک کنید .
فرسایش 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Erosion را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Erosion ، بخش Erosion Model را پیدا کنید . |
3 | از لیست مدل Erosion ، DNV را انتخاب کنید . |
دیوار 1
در پنجره Model Builder ، روی Wall 1 کلیک کنید .
فرسایش 3
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Attributes کلیک کنید و Erosion را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Erosion ، بخش Erosion Model را پیدا کنید . |
3 | از لیست مدل Erosion ، E/CRC را انتخاب کنید . |
نیروی درگ 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Domains کلیک کنید و Drag Force را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای نیروی کشیدن ، قسمت انتخاب دامنه را پیدا کنید . |
3 | از لیست انتخاب ، همه دامنه ها را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Drag Force را پیدا کنید . از لیست u ، فیلد سرعت (spf) را انتخاب کنید . |
گزینه ای را از لیست مدل پراکندگی آشفته انتخاب کنید تا هنگام محاسبه نیروی پسا، یک عبارت اغتشاش تصادفی روی سرعت سیال اعمال شود.
5 | بخش پراکندگی توربولنت را پیدا کنید . از لیست مدل پراکندگی آشفته ، راه رفتن تصادفی گسسته را انتخاب کنید . |
6 | از لیست k ، انرژی جنبشی آشفته (spf) را انتخاب کنید . |
7 | از لیست ε ، نرخ اتلاف آشفته (spf/fp1) را انتخاب کنید . |
دیوار 2
1 | در نوار ابزار فیزیک ، روی  Boundaries کلیک کنید و دیوار را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 3 و 14 را انتخاب کنید. |
تقارن 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Symmetry را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 1، 4 و 10 را انتخاب کنید. |
خروجی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Outlet را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 14 را انتخاب کنید. |
حالت Disappear Wall را در خروجی اعمال کنید تا ذراتی که از زانویی لوله عبور می کنند بدون برخورد با دیواره ها جلوگیری کنید.
3 | در پنجره تنظیمات برای Outlet ، بخش Outlet را پیدا کنید . |
4 | از لیست شرایط دیوار ، ناپدید شدن را انتخاب 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
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(0,5e-3,0.12) را تایپ کنید . |
3 | از لیست Tolerance ، User controlled را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متنی Relative tolerance ، 1e-2 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Physics and Variables Selection را پیدا کنید . در جدول، کادر حل برای جریان آشفته ، k- ω (spf) را پاک کنید . |
6 | برای گسترش بخش Values of Dependent Variables کلیک کنید . مقادیر متغیرهای حل نشده را برای بخش فرعی پیدا کنید . از لیست تنظیمات ، کنترل کاربر را انتخاب کنید . |
7 | از لیست روش ، راه حل را انتخاب کنید . |
8 | از لیست مطالعه ، مطالعه 1، ثابت را انتخاب کنید . |
9 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
نتایج
مسیر ذرات (fpt)
در پنجره Model Builder ، گره Particle Trajectories (fpt) را گسترش دهید .
بیان رنگ 1
1 | در پنجره Model Builder ، گره Results>Particle Trajectories (fpt)>Particle Trajectories 1 را گسترش دهید ، سپس روی Color Expression 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Color Expression ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Particle Tracing for Fluid Flow>Particle Properties>fpt.phii – Acute angle of incidence – rad را انتخاب کنید . |
3 | قسمت Expression را پیدا کنید . از لیست واحد ، ° را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار مسیر ذرات (fpt) ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار حاصل را با شکل 4 مقایسه کنید .
یک مجموعه داده آینه ای ایجاد کنید تا میزان سایش فرسایشی روی سطح را تجسم کنید.
آینه سه بعدی 1
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  More Datasets کلیک کنید و Mirror 3D را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Mirror 3D ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست مجموعه داده ، مطالعه 2/راه حل 2 (sol2) را انتخاب کنید . |
نرخ فرسایش، فینی
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Results روی متغیر انباشته (fpt) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، نرخ فرسایش، Finnie را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید. |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Mirror 3D 1 را انتخاب کنید . |
سطح 1
1 | در پنجره Model Builder ، Erosion rate، Finnie node را گسترش دهید، سپس روی Surface 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Surface ، روی قسمت Quality کلیک کنید . |
3 | از لیست صاف کردن ، همه جا را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Finnie، نرخ فرسایش ، روی  Plot کلیک کنید . |
5 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
نمودار حاصل را با شکل 5 مقایسه کنید .
نرخ فرسایش، DNV
1 | در پنجره Model Builder ، روی Erosion rate، Finnie کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، نرخ فرسایش، DNV را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید. |
سطح 1
1 | در پنجره Model Builder ، نرخ فرسایش ، گره DNV 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 ، fpt.wall1.ero2.EM را تایپ کنید . |
4 | در نوار ابزار DNV، نرخ فرسایش ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار حاصل را با شکل 6 مقایسه کنید .
نرخ فرسایش، E/CRC
1 | در پنجره Model Builder ، روی Erosion rate، DNV کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، نرخ فرسایش، E/CRC را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید. |
سطح 1
1 | در پنجره Model Builder ، نرخ فرسایش ، گره E/CRC 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 ، fpt.wall1.ero3.EM را تایپ کنید . |
4 | در نوار ابزار Erosion E/CRC ، روی  Plot کلیک کنید . |
نمودار حاصل را با شکل 7 مقایسه کنید .
