شبیه سازی رادیاتور با جریان داخلی با استفاده از فلوئنت

توضیحات

در این پروژه یک رادیاتور جریان داخلی شبیه سازی شده است.رادیاتورها، از جمله اجزای مهم در سیستم خنک کننده در صنعت خودروسازی محسوب می‌شوند. این تجهیزات در طراحی خودرو، برای انتقال حرارت ایجاد شده توسط اجزای مختلف خودرو به بیرون از موتور و قطعات مختلف خودرو به کار گرفته می‌شوند. رادیاتورها با انجام این کار، هنگام روشن بودن خودرو از گرم شدن موتور و آسیب دیدن قطعات موتور و سایر قطعات جلوگیری می کنند.در این رادیاتور سیال خنک کننده آب است و برای خنک کردن روغن مورد استفاده قرار می گیرد . دمای آب ورودی برابر با 290 کلوین و دمای روغن در ورودی برابر با 370 کلوین می باشد.در رادیاتورهای جریان داخلی یک سیال با استفاده از انتقال حرارت صورت گرفته توسط یک سیال دیگر خنک می شود. ولی در سایر رادیاتور ها آب یا روغن توسط جریان هوای بیرون خنک می شود.

به دلیل اینکه ضریب انتقال حرارت جابجایی در مایعات بیشتر از گاز ها می باشد ،استفاده از یک سیال مایع به عنوان سیال خنک کننده می تواند نرخ انتقال حرارت را بالا ببرد و به دماهای پایین تری دست پیدا بکنیم. از این رو این رادیاتورهای جریان داخلی نسبت به رادیاتور های جریان خارجی دارای بازده بالاتری هستند.استفاده از شبیه سازی CFD در طراحی این رادیاتور ها به ما کمک فراوانی می کند، زیرا که می توانیم قبل از نهایی شده طرح و ساخت رادیاتور، چینش های مختلف لوله هایی که در داخل رادیاتور قرار دارند وقطر های مختلف برای لوله ها را شبیه سازی و تحلیل بکنیم و بهینه ترین آن را برای ساخت انتخاب بکنیم.

متود:

هندسه ی این پروژه توسط نرم افزار space claim طراحی شده است. شبکه بندی این هندسه توسط نرم افزار Ansys meshing انجام شده و تعداد المان های مورد استفاده شده برای این پروژه 686912 عدد است.

در این شبیه سازی انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است بنابرین باید معادله ی انرژی فعال بشود.مدل توربولانسی استفاده شده برای این شبیه سازی مدل k-epsilon Realizable می باشد.این مدل برای شبیه سازی انتقال حرارت مدل مناسبی می باشد.

نتیجه:

پس از انجام شبیه سازی مشاهده می کنیم که روغن که در ورودی دارای دمای بالای 370 کلوین است، با پیمایش مسیر خود رفته رفته با آب سرد انتقال حرارت انجام داده و دمایش کمتر می شود. در نهایت پس از طی کردن تمامی مسیر در خروجی دمایش به 324 درجه ی کلوین می رسد . برای اینکه بتوانیم به دما های پایین تری برای روغن برسیم می توانیم لوله های داخلی را با طول بیشتری در رادیاتور به کار ببریم تا مساحتی که در آن انتقال حرارت صورت می گیرد افزایش پیدا بکند.همچنین می توانیم قطر بهینه برای لوله ها را برای دست یابی به ناسلت و ضریب انتقال حرارت جابجایی بالاتر بهینه بکنیم.در نهایت انتقال حرارت انجام شده بین آب و روغن دمای آب نیز در خروجی خود به مقدار 294 درجه ی کلوین رسیده است.