تحلیل cfd

کاربردهای دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)

کاربرد CFDدر اتومبیل سازی:برای بهتر کردن عملکرد اتومبیل ها و کامیون ها از لحاظ کیفیت محیطی،مصرف سوخت و غیره صنعت اتومبیل سازی استفاده از ابزارهای طراحی و تحقیقات پیشرفته تکنولوژیکی را افزایش داده است.چه در مطاله جریان خارجی همچون بررسی آیرودینامیک و چه در بررسی جریان داخلی همچون جریان موتور احتراق ماشین CFDبه مهندسین اتومبیل سازی کمک می کند که تحولهای فیزیکی جریان سیال را بهتر درک کنند و اتومبیلهای بهتری طراحی نمایند.

کاربرد CFDدر تولید صنعتی :در اینجا فقط به دو نمونه از کاربرد های بیشمار CFDدر تولید صنعتی اشاره می شود.شکل زیر قالبی را نشان می دهد که در حال پر شدن توسط آهن مذاب می باشد.میدان جریان برای آهن مذاب برای آهن مذاب بصورت تابعب از زمان محاسبه شده است.آهن مذاب از طریق دو مجرای جانبی در سمت راست وارد حفره می شود،یکی از مجاری در مرکز و دیگری در پایین دیواره حفره می باشد. مثال دیگری از CFDدر عملیات صنعتی به تولید مواد مرکب سرامیک مربوط می شود.یکی از روش های تولید شامل تکنیک نفوذ بخار شیمیایی است که در آن یک ماده گازی از یک متخلخل می گذرد و بر روی فیبرهای محیط رسوب می کند و سرانجام یک شبکه پیوسته از ماده مرکب را تشکیل می دهد.بطور اخص در مورد ترکیبات سیلیکان کارباید SiCسرعت و روشی که این ماده در فضاهای خالی موجود در اطراف فیبرها رسوب می کند بسیار مهم است.اخیرا با استفاده از CFD رسوب SiC را در یک شیمیایی رسوب بخار مدل سازی کرده اند.توزیع شبکه محاسباتی را در شکل زیر مشخص است.همچنین تصویر دیگر مربوط به الگوی خطوط جریان محاسبه شده است. محاسبات انجام شده بر مبنای حل معادلات جریان از روش حجم محدود به دست آمده است.این محاسبات تاکیدی بر کاربرد CFDبه عنوان یک ابزار برای تحقیق بوده و نشان می دهد چگونه داده های حاصل از CFDمستقیما می تواند در کاربردهای صنعتی موثر باشد.

کاربرد CFDدر مهندسی شهرسازی: مسائل مربوط به جریان رودخانه ها،دریاچه ها،خلیج های باریک و غیره موضوع تحقیقات CFDمی باشد.به طور مثال می توان پمپ کردن گ ِل از یک منبع زیر آب را به گونه ای که در شکل زیر مشخص است متی مطرح نمود.در اینجا یک لایه آب روی یک لایه گ ِل نشسته است،قس از گل گرفته می شود و از قسمت پایین سمت چپ به بیرون مکیده  میشود.این تنها نصف تصویر است.نصفه دیگر متقارن نصفه اول است که در مجموع منبع گل را نشان می دهد. بموازات مکیده شدن گ ِل از پایین و سمت چپ منبع یک حفره خالی در ثر لایه گ ِل تشکیل می شود که توسط آب بر میگردد.تنها حرکت آب بر ا پر شدن این حفره ایجاد میشود.میدان سرعت محاسبه شده توسط CFD برای گ ِل و آب در یک لحظه معین از زمان دیده می شود.

کاربرد CFDدر مهندسی محیط زیست : عملیات گرمایش،تهویه مطبوع و گردش عمومی هوا در ساختمانها همگی در حوزه عملکرد CFDمی باشند.بعنوان مثال کوره نشان داده شده در شکل زیر را در نظر بگیرید.که از سوخت پروپان استفاده می کند.میدان سرعت محاسبه شده در این کوره همینطور در تصویر کناری مشخص است.بردارهای سرعت منشا گرفته از نقاط شبکه در یک صفحه قائم دیده می شوند.این نتایج از محاسبات اختلاف محدود است.چنین کاربردهایی از CFDاطلاعاتی برای طراحی کوره ها با راندمان حرارتی بیشتر و آلودگی کمتر در اختیار طراح قرار می دهد.

کاربرد CFDدر پزشکی: از دیگر کاربرد های دینامیک سیالات محاسباتی می توان به شبیهسازی های بافت های زنده اشاره کرد. به عنوان مثال در این مطالعات می توان تاثیر جریان بر روی عروق، میزان انتقال حرارت از اندام ها مانند آئورت، روند تبخیر سطحی از منافذ پوستی و  حتی فرآیند هایی مانند جذب توسط روده را شبیه سازی نمود. بحث بیومکانیک از جمله زمینه هایی هست که اخیرا بسیار در علم دینامیک سیالات محاسباتی مورد توجه قرار گرفته است. شبیه سازی جریان خون در heart و شریان های قلبی، رهایش دارو و … همه از جمله مسائلی هستند که باعث رشد علم مهندسی پزشکی در سالهای اخیر شده اند. (بیشتر…)