نرم‌افزار فلوئنت

نرم‌افزار فلوئنت (FLUENT)، ‌اوج هنر برنامه‌نویسی برای مدل کردن جریان سیال و انتقال حرارت در هندسه‌های پیچیده می‌باشد. این نرم‌افزار امکان تغییر شبکه، به صورت کامل و تحلیل جریان با شبکه‌های غیرساخت‌یافته برای هندسه‌های پیچیده را فراهم می‌سازد. نوع مش‌های قابل تولید و دریافت توسط این گروه نرم افزاری شامل شبکه‌هایی با المان‌های مثلثی و چهارضلعی (برای هندسه‌های دوبعدی) و چهاروجهی، شش وجهی، هرمی یا گوه‌ای (برای هندسه‌های سه‌بعدی) می‌باشد. همچنین فلوئنت به کاربر اجازه‌ی بهبود شبکه (مثلا ریز کردن یا درشت کردن شبکه در مرزها و مکان‌های لازم در هندسه) را می‌دهد.

این بهینه‌سازی برای حل و شبکه، ‌قابلیتی در اختیار کاربر قرار می‌دهد که نتایج را در ناحیه‌هایی که دارای گردابه‌های بزرگ (مانند لایه‌ی مرزی و ...) باشند،‌دقیق‌تر سازد. این قابلیت‌ها مدت زمانی را که برای تولید یک شبکه‌ی خوب احتیاج می‌باشد در مقایسه با حل در شبکه‌های ساخت‌یافته به صورت قابل ملاحظه‌آی کاهش می‌دهد.

این نرم‌افزار با زبان برنامه‌نویسی C نوشته شده است و از تمامی توان و قابلیت انعطاف این زبان بهره می‌برد. نتیجتا این نرم‌افزار استفاده از حافظه‌ی دینامیک، ساختار مناسب داده‌ها و اطلاعات و کنترل انعطاف‌پذیر محاسبات را ممکن می‌سازد.

ساختار برنامه

گروه نرم‌افزاری فلوئنت دربرگیرنده‌ی محصولات زیر می‌باشد:

• FLUENT: حلال؛
• prePDF: پیش‌پردازنده برای مدل کردن احتراق در فلوئنت؛
• Tgrid: پیش‌پردازنده‌ی کمکی که امکان تولید مش‌های حجمی را فراهم می‌کند؛
• فیلترها: برای وارد کردن (یا خارج کردن) فایل‌ها به (یا از) فلوئنت از مش‌هایی با المان‌های سطحی و حجمی از نرم‌افزارهای CAD/CAE (مانند نرم‌افزارهای ANSYS، I-DEAS، NASTRAN، PATRAN، Solid work، AutoCAD و ...).

هندسه و شبکه را می‌توان توسط نرم‌افزار پیش‌پردازنده‌ی گمبیت (GAMBIT) تولید کرد. همچنین می‌توان از نرم‌افزار پیش‌پردازنده‌ی Tgrid برای تولید مش‌های مثلثی و مش‌های حجمی چهاروجهی و شش‌وجهی از مش‌های مرزی موجود (که توسط نرم‌افزار گمبیت یا توسط نرم‌افزار CAD/CAE به وجود آمده‌اند) استفاده کرد.

همچنین ممکن است شبکه توسط نرم‌افزارهای ANSYS، یا I-DEAS و یا MSC/ARIES، MCS/PATRAN، MSC/NASTRAN تولید شود.

توجه: Grid یا شبکه، چیزی شبیه به مش (Mesh) می‌باشد و این دو کلمه ممکن است به جای هم به کار روند.

قابلیت‌ها و توانایی‌های نرم‌افزار فلوئنت

نرم‌افزار فلوئنت قابلیت شبیه‌سازی و مدل کردن موارد زیر را دارد:

• جریان در هندسه‌های پیچیده‌ی دوبعدی و سه‌بعدی با به کار بردن محاسبات غیرساخت‌یافته و بهینه‌سازی و حل شبکه،
• جریان تراکم‌پذیر و تراکم‌ناپذیر
• تحلیل پایا (Steady) یا گذرا (Transient)
• جریان‌های لزج، آرام و متلاطم
• سیال‌های نیوتنی و غیرنیوتنی
• انتقال حرارت جابجایی شامل جابجایی آزاد یا اجباری
• ترکیب انتقال حرارت جابجایی/هدایتی
• انتقال حرارت تشعشعی
• مدل فریم‌های چرخان یا ساکن
• مش‌های لغزان و مش‌های متحرک
• واکنش‌های و ترکیبات شیمیایی،‌شامل احتراق و مدل‌های واکنشی
• افزودن ترم‌های احتیاری حجمی از گرما، جرم،‌مومنتوم، ‌اغتشاش و ترکیبات شیمیایی
• محاسبات لاگرانژی برای تغییر فاز از ذرات/قطرات کوچک/حباب‌ها یا شامل ترکیبی از همه‌ با فاز یکنواخت
• جریان در محیط متخلخل
• مبدل‌های حرارتی، فن‌ها، رادیاتورها و بازده آن‌ها
• جریان‌های دوفازی و چندفازی
• جریان‌های سطح آزاد با شکل‌های سطح پیچیده

نمونه‌ای از توزیع فشار استاتیک بر روی سطح یک پمپ روتوری در نرم‌افزار فلوئنت

بازه‌ی کاربرد نرم‌افزار فلوئنت

توانایی‌های گفته شده در بالا اجازه می‌دهد که فلوئنت در بازه‌ی بسیار بزرگی از صنایع شامل موارد ذیل به کار گرفته شود:

• صنایع هوافضا
• توربوماشین‌ها
• کاربرد در تجهیزات پروسس و پتروشیمی
• تولید انرژی و توان
• نفت و گاز
• کاربردهای محیطی (تغییرات وضع آب و هوا)
• صنایع خودرو
• مبدل‌های حرارتی
• الکترونیک (نیمه‌هادی‌ها و همچنین خنک‌سازی قطعات الکترونیک)
• تهویه‌ی مطبوع و تبرید
• فرآیند مواد
• تحقیقات آتش و طراحی آرشیتکتی

بنابراین، نرم‌افزار فلوئنت یک انتخاب بسیار مناسب برای مدل کردن جریان سیال تراکم‌پذیر و تراکم‌ناپذیر در هندسه‌های پیچیده می‌باشد.

منبع: کتاب "دینامیک سیالات محاسباتی به کمک نرم‌افزار FLUENT"، مهندس مجید سلطانی و مهندس روح‌الله رحیمی اصل