 |
میکروکانال H-Cell
معرفی
این مثال یک میکروسل H را برای جداسازی از طریق انتشار مدل می کند. در شکل 1 نشان داده شده است که چگونه سلول دو جریان آرام مختلف را برای یک دوره زمانی کنترل شده در تماس قرار می دهد. سطح تماس به خوبی مشخص است و با کنترل نرخ جریان می توان میزان گونه های انتقال یافته از یک جریان به جریان دیگر را از طریق انتشار کنترل کرد. این مثال در ابتدا توسط آلبرت ویتارسا و تحت نظارت پروفسور بروس فینلیسون در دانشگاه واشنگتن در سیاتل تدوین شد. این بخشی از یک دوره تحصیلات تکمیلی بود که در آن تکلیف شامل استفاده از مدل‌سازی ریاضی برای ارزیابی پتانسیل ثبت اختراع در زمینه میکروسیالات بود.
این مدل از رابط‌های جریان آرام و حمل و نقل گونه‌های رقیق‌شده استفاده می‌کند تا به طور کامل جداسازی درون سلول را به تصویر بکشد.
شکل 1: نمودار میکروسل H (ابعاد بر حسب متر).
تعریف مدل
هندسه میکروسل در شکل 2 نشان داده شده است . به دلیل تقارن، هندسه مدل را می توان تا نیمی از آن ساده کرد.
هدف این طراحی حذف ناراحتی‌ها در میدان جریان است که دو جریان A و B با هم متحد می‌شوند. بنابراین، سلول اختلاط A و B را تنها از طریق انتشار امکان پذیر می کند. سیستمی که امکان همرفت را فراهم می‌کند، همه گونه‌ها را به طور مساوی مخلوط می‌کند و منجر به از دست دادن کنترل بر توانایی‌های جداسازی می‌شود.
شکل 2: هندسه مدل که توسط آلبرت ویتارسا و پروفسور فینلیسون ارائه شده است. برای جلوگیری از هر نوع اختلاط همرفتی، طرح باید به آرامی اجازه دهد هر دو جریان در تماس با یکدیگر قرار گیرند. به دلیل تقارن، مدل سازی نیمی از هندسه کافی است.
شبیه سازی ها شامل حل جریان سیال در سلول H است. با توجه به مشخصات، سرعت جریان در ورودی تقریبا 0.1 میلی متر بر ثانیه است. این به معنی عدد رینولدز کم است، به خوبی در داخل منطقه جریان آرام:
(1)
معادله 1 عدد رینولدز 0.001 را برای محلول آب و ابعاد کانال ارائه شده در شکل 1 به دست می دهد . این مقدار برای میکروکانال ها معمولی است. علاوه بر این، این نشان می دهد که به راحتی می توان یک راه حل عددی معادلات موازنه کامل و تداوم حرکت را با تعداد معقولی از عناصر بدست آورد. رابط Laminar Flow می تواند معادلات تراکم ناپذیر Navier-Stokes را در حالت ثابت تنظیم و حل کند:
در اینجا ρ نشان‌دهنده چگالی (واحد SI: kg/m 3 )، u سرعت (واحد SI: m/s)، μ نشان‌دهنده ویسکوزیته (واحد SI: Pa·s)، و p برابر است با فشار (واحد SI: Pa).
جداسازی در سلول H شامل گونه هایی در غلظت های نسبتا کم در مقایسه با حلال، در این مورد آب است. این بدان معناست که مولکول‌های املاح فقط با مولکول‌های آب تعامل دارند و استفاده از قانون فیک برای توصیف انتقال انتشار در سلول بی‌خطر است. از رابط حمل و نقل گونه های رقیق برای تنظیم و حل معادله تعادل جرم ثابت مناسب استفاده کنید:
(2)
در این معادله، D ضریب انتشار را نشان می دهد (واحد SI: m 2 / s) و c نشان دهنده غلظت (واحد SI: mol/m3 ) است. در این مدل، شما از حل کننده پارامتری برای حل معادله 2 برای سه مقدار مختلف D — 1·10 − 11 m 2 / s، 5·10 − 11 m 2 / s و 1·10 − 10 m 2 / s استفاده می کنید. – برای شبیه سازی اختلاط گونه های مختلف.
شما دو نسخه از مدل را حل می کنید:
• | در نسخه اول، شما فرض می کنید که تغییر در غلظت بر چگالی و ویسکوزیته سیال تأثیر نمی گذارد. این بدان معناست که می توان ابتدا برای جریان سیال و سپس برای انتقال جرم حل کرد. |
• | در نسخه دوم، یک عبارت اصلاحی در ویسکوزیته اضافه می‌کنید که به طور درجه دوم به غلظت در معادله 1 بستگی دارد : |
(3)
در اینجا α یک ثابت بعد است (واحد SI: m6 / mol 2 ). تأثیر غلظت بر ویسکوزیته از این نوع معمولاً در محلول های مولکول های بزرگتر مشاهده می شود. در این حالت معادلات جریان و انتقال جرم باید به طور همزمان حل شوند.
در آخر، شرایط مرزی را در نظر بگیرید. تمام مرزها در شکل 3 نشان داده شده اند .
شکل 3: مدل مرزهای دامنه.
برای رابط جریان لایه ای:
• | در ورودی ها و خروجی ها، شرایط فشار همراه با از بین رفتن تنش ویسکوز اعمال می شود. با تنظیم فشار در خروجی ها روی صفر، فشار در ورودی ها نشان دهنده افت فشار روی سلول است. این شرایط ورودی و خروجی مطابق با سلول H است که بخشی از یک سیستم کانال با عرض ثابت است، که فرض جریان توسعه یافته را توجیه می کند. |
• | در دیوارها، شرایط بدون لغزش سرعت صفر است. |
• | در صفحه تقارن، با استفاده از شرط مرزی Symmetry، مولفه سرعت در جهت عادی سطح را صفر می‌کند. |
برای حمل و نقل گونه های رقیق شده:
• | در ورودی ها، از شرط مرزی Concentration برای تنظیم غلظت استفاده کنید. در ورودی های A و B غلظت به ترتیب 1 mol/m3 و 0 mol/m3 است . |
• | در خروجی ها، شرایط شار همرفتی را از طریق شرایط مرزی Outflow اعمال کنید، با بیان اینکه انتقال انتشار عمود بر مرز عادی ناچیز است. بنابراین این شرایط باعث حذف گرادیان های غلظت در جهت جریان می شود. |
• | صفحه تقارن و دیواره سلولی را با شرایط بدون شار مدل کنید. این معادله بیان می کند که شار گونه های عمود بر مرز برابر با صفر است. |
نتایج و بحث
شکل 4 میدان سرعت کل میکروسل را نشان می دهد. جریان متقارن است و تحت تأثیر میدان غلظت نیست.
شکل 4: میدان سرعت جریان.
شکل 5 توزیع غلظت را برای گونه هایی با بیشترین نفوذ شبیه سازی شده نشان می دهد.
شکل 5: توزیع غلظت برای گونه ای با نفوذ 10-10 m2 / s .
به دلیل ضریب انتشار نسبتاً زیاد، درجه اختلاط تقریباً کامل است. گونه ای با ضریب انتشار ده برابر کوچکتر نتیجه متفاوتی را نشان می دهد. توزیع غلظت در شکل 6 نشان می دهد که ضریب انتشار برای گونه ها برای دستیابی به اختلاط قابل توجه جریان ها بسیار کم است.
شکل 6: توزیع غلظت برای گونه ای با قابلیت انتشار 1· 10-11 m2 / s .
شبیه سازی به وضوح نشان می دهد که سلول H می تواند مولکول های سبک تر را از مولکول های سنگین تر جدا کند. یک آبشار از سلول های H می تواند به درجه بالایی از جدایی دست یابد.
در برخی موارد، به ویژه مواردی که شامل محلول‌های درشت مولکول‌ها هستند، غلظت ماکرومولکول تأثیر زیادی بر ویسکوزیته مایع دارد. در چنین شرایطی، مدل باید به طور کامل کوپل شود و هر دو رابط را به طور همزمان حل کند. شکل 7 نتایج چنین شبیه سازی را نشان می دهد. در اینجا تغییرات ویسکوزیته باعث عدم تقارن در سرعت شده است. در نتیجه میدان جریان اصلاح شده، انتقال مولکول ها به خروجی B نیز متفاوت از حالت میدان جریان ثابت است ( شکل 8 در مقابل شکل 5 ).
شکل 7: میدان سرعت. ویسکوزیته با غلظت مطابق با معادله 3 با α = 0.5 (m 3 / mol) 2 تغییر می کند . شکل نشان می دهد که میدان سرعت تحت تأثیر تغییرات غلظت است.
شکل 8: توزیع غلظت برای گونه هایی با نفوذ 1· 10-10 m2 / s برای موردی که ویسکوزیته سیال با غلظت تغییر می کند . مقایسه با نمودار در شکل 5 نشان می دهد که مولکول های کمتری از گونه ها به خروجی B منتقل می شوند.
مسیر کتابخانه برنامه: ماژول_مهندسی_واکنش_شیمیایی/ اختلاط_و_جداسازی/میکروکانال_h_سل
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>Laminar Flow (spf) را انتخاب کنید . |
3 | روی افزودن کلیک کنید . |
4 | در درخت Select Physics ، Chemical Species Transport>Transport of Diluted Species (tds) را انتخاب کنید . |
5 | روی افزودن کلیک کنید . |
6 |  روی مطالعه کلیک کنید . |
7 | در درخت انتخاب مطالعه ، General Studies>Stationary را انتخاب کنید . |
8 |  روی Done کلیک کنید . |
هندسه 1
هندسه را ایجاد کنید. برای ساده کردن این مرحله، یک دنباله هندسی آماده شده را وارد کنید.
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Geometry 1 کلیک کنید . |
2 | در نوار ابزار Geometry ، روی Insert Sequence کلیک کنید . |
3 | به پوشه Application Libraries مدل بروید و روی فایل microchannel_h_cell.mph دوبار کلیک کنید . |
صفحه کار 1 (wp1)
1 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
این مرحله مدل سازی هندسه را کامل می کند. اکنون هندسه باید مانند شکل زیر باشد.
ریشه
پارامترهای مدل را از یک فایل متنی وارد کنید.
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 microchannel_h_cell_parameters.txt دوبار کلیک کنید . |
خواص مواد آب در کتابخانه مواد موجود است .
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 . |
برای جریان‌های میکروسیال، عناصر مرتبه دوم دقیق‌تر و از نظر محاسباتی کارآمدتر از عناصر خطی هستند. ترتیب عناصر را برای هر دو رابط در مدل افزایش دهید.
جریان آرام (SPF)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Laminar Flow (spf) کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for Laminar Flow ، برای گسترش بخش Discretization کلیک کنید . |
3 | از لیست گسسته سازی سیالات ، P2+P1 را انتخاب کنید . |
ورودی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Inlet را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 2 و 8 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای ورودی ، بخش Boundary Condition را پیدا کنید . |
4 | از لیست، فشار را انتخاب کنید . |
5 | بخش شرایط فشار را پیدا کنید . در قسمت متن p 0 ، p0 را تایپ کنید . |
خروجی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Outlet را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 20 و 22 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات خروجی ، بخش شرایط فشار را پیدا کنید . |
4 | چک باکس Normal flow 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. |
حمل و نقل گونه های رقیق شده (TDS)
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1) روی Transport of Diluted Species (tds) کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای حمل و نقل گونه های رقیق شده ، برای گسترش بخش Discretization کلیک کنید . |
3 | از لیست Concentration ، Quadratic را انتخاب کنید . |
ویژگی های حمل و نقل 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)>Transport of Diluted Species (tds) روی Transport Properties 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ویژگی های حمل و نقل ، بخش Diffusion را پیدا کنید . |
3 | در قسمت متن D c ، D را تایپ کنید . |
تمرکز 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Concentration را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 2 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای تمرکز ، بخش تمرکز را پیدا کنید . |
4 | تیک گزینه Species c را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متنی c 0,c ، c0 را تایپ کنید . |
تمرکز 2
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Concentration را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرز 8 را انتخاب کنید. |
3 | در پنجره تنظیمات برای تمرکز ، بخش تمرکز را پیدا کنید . |
4 | تیک گزینه Species c را انتخاب کنید . |
خروجی 1
1 | در نوار ابزار Physics ، روی  Boundaries کلیک کنید و Outflow را انتخاب کنید . |
2 | فقط مرزهای 20 و 22 را انتخاب کنید. |
چند فیزیک
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 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
روی Component 1 (comp1)>Mesh 1 کلیک راست کرده و Edit Physics-Induced Sequence را انتخاب کنید .
سایز 1
1 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت اندازه عنصر را پیدا کنید . |
2 | از لیست از پیش تعریف شده ، درشت را انتخاب کنید . |
3 |  روی Build Selected کلیک کنید . |
سایز ۲
1 | در پنجره Model Builder ، روی Mesh 1 کلیک راست کرده و Size را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای اندازه ، قسمت انتخاب موجودیت هندسی را پیدا کنید . |
3 | از لیست سطح نهاد هندسی ، نقطه را انتخاب کنید . |
4 | فقط نقاط 19، 20، 25 و 26 را انتخاب کنید. |
5 | بخش اندازه عنصر را پیدا کنید . روی دکمه Custom کلیک کنید . |
6 | قسمت پارامترهای اندازه عنصر را پیدا کنید . |
7 | کادر انتخاب حداکثر اندازه عنصر را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 4.5E-6 را تایپ کنید . |
چهار وجهی رایگان 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Free Tetrahedral 1 کلیک راست کرده و Build Selected را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Free Tetrahedral ، روی  Build All کلیک کنید . |
از دو مرحله حل کننده ثابت استفاده کنید . در اول فقط رابط جریان لایه ای حل شده است.
ویسکوزیته به غلظت بستگی ندارد
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، Viscosity Not Depending on Concentration را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
جریان آرام
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Viscosity Not Depending on Concentration، روی Step 1: Stationary کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Stationary ، در قسمت نوشتار Label ، Laminar Flow را تایپ کنید . |
3 | قسمت Physics and Variables Selection را پیدا کنید . در جدول، کادر حل برای حمل و نقل گونه های رقیق شده (tds) را پاک کنید . |
یک مرحله ثابت دوم اضافه کنید که رابط حمل و نقل گونه های رقیق شده را با استفاده از میدان جریان محاسبه شده قبلی حل می کند.
حمل و نقل گونه های رقیق شده
1 | در نوار ابزار مطالعه ، روی  Study Steps کلیک کنید و Stationary>Stationary را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ثابت ، Transport of Diluted Species را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید . |
3 | قسمت Physics and Variables Selection را پیدا کنید . در جدول، کادر حل برای جریان لایه (spf) را پاک کنید . |
در این مرحله مطالعه، حل‌کننده ادامه پارامتری را قادر می‌سازد تا مسئله انتقال جرم را برای چندین ضریب انتشار حل کند.
4 | برای گسترش بخش Study Extensions کلیک کنید . کادر بررسی جارو کمکی را انتخاب کنید . |
5 |  روی افزودن کلیک کنید . |
6 | در جدول تنظیمات زیر را وارد کنید: |
نام پارامتر | لیست مقادیر پارامتر | واحد پارامتر |
D (ثابت انتشار) | 1e-10 5e-11 1e-11 | m^2/s |
راه حل 1 (sol1)
1 | در نوار ابزار مطالعه ، روی  Show Default Solver کلیک کنید . |
به طور پیش‌فرض، راه‌حل مرحله اول برای متغیرهای (سیال) که در مرحله دوم حل نشده‌اند اعمال می‌شود.
2 | در پنجره تنظیمات برای راه حل ، روی  محاسبه کلیک کنید . |
یک مجموعه داده سه بعدی Mirror ایجاد کنید که امکان ترسیم کل هندسه، یعنی هر دو طرف صفحه تقارن را فراهم می کند.
نتایج
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 Plane Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Plane ، xy-planes را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن مختصات z ، 1e-5 را تایپ کنید . |
سرعت (spf)
برای تولید شکل 4 مراحل زیر را دنبال کنید:
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 Expression را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد ، mm/s را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Velocity (spf) ، روی  Plot کلیک کنید . |
برش 2
1 | بر روی Slice کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Slice ، برای گسترش بخش عنوان کلیک کنید . |
3 | از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Plane Data را پیدا کنید . از لیست Plane ، zx-planes را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن Planes ، 2 را تایپ کنید . |
6 | برای گسترش بخش Inherit Style کلیک کنید . از لیست Plot ، Slice را انتخاب کنید . |
7 | در نوار ابزار Velocity (spf) ، روی  Plot کلیک کنید . |
برش 3
1 | بر روی Slice 2 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Slice ، بخش Plane Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Plane ، xy-planes را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن Planes ، 1 را تایپ کنید . |
5 | از لیست روش ورود ، Coordinates را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن مختصات z ، 1e-5 را تایپ کنید . |
7 | در نوار ابزار Velocity (spf) ، روی  Plot کلیک کنید . |
فلش جلد 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Velocity (spf) کلیک راست کرده و Arrow Volume را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای حجم پیکان ، بخش موقعیت یابی پیکان را پیدا کنید . |
3 | زیربخش نقاط شبکه ای x را پیدا کنید . در قسمت متنی Points ، 14 را تایپ کنید . |
4 | زیربخش نقاط شبکه ای y را پیدا کنید . در قسمت متنی Points ، 21 را تایپ کنید . |
5 | زیربخش نقاط شبکه z را پیدا کنید . در قسمت متنی Points ، 3 را تایپ کنید . |
6 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . از لیست رنگ ، سیاه را انتخاب کنید . |
7 | در نوار ابزار Velocity (spf) ، روی  Plot کلیک کنید . |
سرعت (spf)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Velocity (spf) کلیک کنید . |
2 | در پنجره Settings for 3D Plot Group ، بخش Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Dataset ، Mirror 3D 1 را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Plot Settings را پیدا کنید . از لیست رنگ ، خاکستری را انتخاب کنید . |
5 |  روی دکمه Show Grid در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
تکه
1 | در پنجره Model Builder ، روی Slice کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Slice ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد ، m/s را انتخاب کنید . |
4 | برای گسترش بخش کیفیت کلیک کنید . از لیست Resolution ، Fine را انتخاب کنید . |
5 | قسمت Coloring and Style را پیدا کنید .  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
6 | در کادر محاوره ای Color Table ، Rainbow>RainbowLight را در درخت انتخاب کنید. |
7 | روی OK کلیک کنید . |
برش 2
1 | در پنجره Model Builder ، بر روی Slice 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Slice ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد ، m/s را انتخاب کنید . |
برش 3
1 | در پنجره Model Builder ، بر روی Slice 3 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Slice ، بخش Expression را پیدا کنید . |
3 | از لیست واحد ، m/s را انتخاب کنید . |
بیان رنگ 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Arrow Volume 1 کلیک راست کرده و Color Expression را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای بیان رنگ ، قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . |
3 |  روی تغییر جدول رنگ کلیک کنید . |
4 | در کادر محاوره ای Color Table ، Rainbow>RainbowLight را در درخت انتخاب کنید. |
5 | روی OK کلیک کنید . |
فلش جلد 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Arrow Volume 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای حجم پیکان ، قسمت Coloring and Style را پیدا کنید . |
3 | چک باکس Scale factor را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، 0.04 را تایپ کنید . |
4 | برای گسترش بخش Inherit Style کلیک کنید . از لیست Plot ، Slice را انتخاب کنید . |
5 | در نوار ابزار Velocity (spf) ، روی  Plot کلیک کنید . |
6 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
7 | در نوار ابزار Velocity (spf) ، روی  Plot کلیک کنید . |
به رسم توزیع غلظت در شکل 5 ادامه دهید .
غلظت، برش (1E-10)
1 | در نوار ابزار صفحه اصلی ، روی  Add Plot Group کلیک کنید و 3D Plot Group را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، Concentration, Slice (1E-10) را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید. |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Mirror 3D 1 را انتخاب کنید . |
4 | از لیست مقدار پارامتر (D (m^2/s)) ، 1E-10 را انتخاب کنید . |
برش 1
1 | روی Concentration، Slice (1E-10) کلیک راست کرده و Slice را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Slice ، روی Replace Expression در گوشه سمت راست بالای بخش Expression کلیک کنید . از منو، Component 1 (comp1)>Transport of Diluted Species>Species c>c – Concentration – mol/m³ را انتخاب کنید . |
برش 2
1 | بر روی Slice 1 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Slice ، قسمت Title را پیدا کنید . |
3 | از لیست نوع عنوان ، هیچکدام را انتخاب کنید . |
4 | قسمت Plane Data را پیدا کنید . از لیست Plane ، zx-planes را انتخاب کنید . |
5 | در قسمت متن Planes ، 2 را تایپ کنید . |
6 | بخش Inherit Style را پیدا کنید . از لیست Plot ، Slice 1 را انتخاب کنید . |
7 | در نوار ابزار Concentration, Slice (1E-10) ، روی  Plot کلیک کنید . |
برش 3
1 | بر روی Slice 2 کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Slice ، بخش Plane Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Plane ، xy-planes را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن Planes ، 1 را تایپ کنید . |
5 | از لیست روش ورود ، Coordinates را انتخاب کنید . |
6 | در قسمت متن مختصات z ، 1e-5 را تایپ کنید . |
7 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
8 | در نوار ابزار Concentration, Slice (1E-10) ، روی  Plot کلیک کنید . |
شکل 6 را با استفاده از مقدار ضریب انتشار 1E − 11 m2 /s با کپی کردن Concentration,Slice (1E-10) ایجاد کنید .
غلظت، برش (1E-11)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Concentration، Slice (1E-10) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، Concentration, Slice (1E-11) را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید. |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست مقدار پارامتر (D (m^2/s)) ، 1E-11 را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Concentration, Slice (1E-11) ، روی  Plot کلیک کنید . |
یک عبارت اصلاحی در ویسکوزیته اضافه کنید.
جریان آرام (SPF)
خواص سیالات 1
1 | در پنجره Model Builder ، در قسمت Component 1 (comp1)> Laminar Flow (spf) روی Fluid Properties 1 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای ویژگی‌های سیال ، قسمت ویژگی‌های سیال را پیدا کنید . |
3 | از لیست μ ، User defined را انتخاب کنید . در قسمت متن مرتبط، mu*(1+alpha*c^2) را تایپ کنید . |
هنگامی که ویسکوزیته وابسته به غلظت است، باید همه معادلات را به طور همزمان حل کنید. مطالعه دوم را برای مشکل کاملاً جفت شده اضافه 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>Stationary 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 . |
ویسکوزیته بسته به غلظت
1 | در پنجره Model Builder ، روی Study 2 کلیک کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای مطالعه ، ویسکوزیته بسته به غلظت را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | بخش تنظیمات مطالعه را پیدا کنید . تیک Generate defaults defaults را پاک کنید . |
4 | در نوار ابزار صفحه اصلی ،  روی محاسبه کلیک کنید . |
با دنبال کردن این مراحل شکل 7 و شکل 8 را ایجاد کنید .
نتایج
آینه سه بعدی 2
1 | در نوار ابزار نتایج ، روی  More Datasets کلیک کنید و Mirror 3D را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای Mirror 3D ، بخش Plane Data را پیدا کنید . |
3 | از لیست Plane ، xy-planes را انتخاب کنید . |
4 | در قسمت متن مختصات z ، 1e-5 را تایپ کنید . |
5 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست مجموعه داده ، ویسکوزیته بسته به غلظت/محلول 3 (sol3) را انتخاب کنید . |
سرعت (وابسته به غلظت)
1 | در پنجره Model Builder ، روی Velocity (spf) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، سرعت (وابسته به غلظت) را در قسمت نوشتار برچسب تایپ کنید . |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Mirror 3D 2 را انتخاب کنید . |
4 |  روی دکمه Zoom Extents در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
5 | در نوار ابزار سرعت (وابسته به غلظت) ، روی  Plot کلیک کنید . |
6 |  روی دکمه Show Grid در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
غلظت، برش (1E-10، وابسته به غلظت) 1
1 | در پنجره Model Builder ، روی Concentration، Slice (1E-10) کلیک راست کرده و Duplicate را انتخاب کنید . |
2 | در پنجره تنظیمات برای گروه طرح سه بعدی ، Concentration, Slice (1E-10، Concentration Dependent) 1 را در قسمت نوشتار Label تایپ کنید. |
3 | قسمت Data را پیدا کنید . از لیست Dataset ، Mirror 3D 2 را انتخاب کنید . |
4 | در نوار ابزار Concentration, Slice (1E-10, Concentration Dependent) 1 ، روی  Plot کلیک کنید . |
5 |  روی دکمه Show Grid در نوار ابزار Graphics کلیک کنید . |
