شبیه سازی فن در کانال دایره ای با استفاده از قابلیت frame motion در فلوئنت

توضیحات

در این پروژه یک فن موتورجت در یک کانال دایره ای شکل با استفاده از قابلیت frame motion در فلونت شبیه سازی شده است.فن مکانیکی (Mechanical Fan) ماشینی است که از آن برای تولید جریان در داخل یک سیال که معمولا گازی مانند هوا است، استفاده می شود. این کار با چرخش تعدادی پره متصل به یک هاب و شافت که توسط یک موتور و یا توربین رانده می شوند، به دست می آید. دبی فن ها از حدود 6 الی 60000 متر مکعب در دقیقه می باشد. دمنده نام دیگر فن هایی است که در آن مقاومت جریان در سمت پایین دست فن بالا می باشد.

فن شامل یک مجموعه دوار از تیغه ها یا پره ها است که در هوا حرکت می کنند. مجموعه دوار پره ها و توپی به عنوان ایمپلر یا پروانه، روتور یا رانر شناخته می شوند. معمولا اجزای فن در داخل نوعی محفظه قرار می گیرند که ممکن است جریان هوا را به صورتی هدایت کند که مانع برخورد اشیا یا پره های فن شود و ایمنی را افزایش دهد. بیشتر فن ها به وسیله موتور الکتریکی رانده می شوند. اما منابع دیگر توان از جمله موتور هیدرولیکی و موتورهای احتراق داخلی نیز ممکن است مورد استفاده قرار گیرند.

فن ها، تولید جریان هوا با حجم بالا و فشار کم (هر چند بالاتر از فشار محیط) می کنند و نقطه مقابل کمپرسور هستند که تولید بالا در حجم نسبتا کم می کنند. پره فن اغلب وقتی که در معرض یک جریان هوا قرار می گیرد می چرخد و دستگاه هایی که از این قابلیت استفاده می کنند، مانند بادسنج و توربین های بادی اغلب دارای طراحی مشابه فن هستند.

در این پروژه یک فن موتورجت در یک کانال دایره ای شکل با استفاده از قابلیت frame motion در فلونت شبیه سازی شده است.با استفاده از قابلیت Frame motion در فلونت می توانیم تجهیزات دوار را به صورت پایا شبیه سازی بکنیم.که این کار در صرفه جویی در هزینه های محاسباتی و ران تایم به ما کمک فراوانی می کند. در این مساله سرعت دورانی فن 30 دور بر دقیقه و سرعت ورودی هوا به کانال 0.1 متر بر ثانیه در نظرگرفته شده است.

هدف از این شبیه سازی بررسی قابلیت frame motion در فلونت است. با تحلیل نتایج بدست آمده از شبیه سازی میتوانیم دقت این آپشن در فلونت را ارزیابی بکنیم.

روش های حل:

شرط مرزی ورودی از نوع ولاسیتی اینلت با مقدار 0.1 متر بر ثانیه و شرط مرزی خروجی پرشر اوتلت با فشار گیج صفر پاسکال تعریف شده است.در این پروژه دو عدد ناحیه ی سلولی داریم که با مرز اینترفیس از هم دیگر جدا شده اند. برای ناحیه ی سلولی فن از frame motion با مقدار سرعت دورانی 30 دور بر دقیقه استفاده شده است.

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 208894 عدد است.

نتیجه:

پس از انجام شبیه سازی می توانیم کانتور های سرعت و فشار را مشاهده بکنیم.میبیم که فشار استاتیک در پشت فن بیشتر از جلوی فن است و سرعت در جلوی فن بیشتر از پشت آن است. از آن جایی که فن ها برای جابجایی جریان مورد استفاده قرار می گیرند با ایجاد سرعت در جریان که با کاهش فشار استاتیک همراه است این کار را انجام می دهند.از طرفی دیگر می بینیم که ناحیه ی که برای آن توسط فریم موشن سرعت دورانی تعریف کرده ایم ، به صورت خطی در راستای شعاع سرعت داخل آن افزایش پیدا کرده است و در مرز اینترفیس یک ناپیوستگی سرعت وجود دارد این به علت آن است که برای ناحیه ی سلولی فن یک سورس ترم مومنتوم شعاعی وارد شده است، ولی در بیرون آن ناحیه این سورس ترم وجود ندارد. این اتفاق را می توان از معایب استفاده از قابلیت فریم موشن دانست.برای اینکه بتوانیم شبیه سازی دقیق تری انجام دهیم باید شبیه سازی را transient انجام دهیم و از mesh motion استفاده بکنیم.