آموزش نرم افزار Ansys Fluent + فیلم آموزش نرم افزار شبیه سازی در رشته های فنی

Ansys Fluent نرم افزار شبیه سازی سیال پیشرو در صنعت است که به دلیل قابلیت های مدل سازی فیزیکی پیشرفته و دقت آن شناخته شده است. این نرم افزار یک کد دینامیک سیالات محاسباتی همه منظوره (Computational Fluid Dynamics (CFD)) است. ANSYS Fluent از سال ۲۰۰۷ بخشی از مجموعه نرم افزار ANSYS است. به عنوان یک کد CFD همه منظوره، ANSYS Fluent طیف گسترده‌ای از مدل‌های فیزیکی را برای جریان‌های آشفته، آکوستیک، مدل‌سازی جریان چند فازی اویلری و لاگرانژی، تابش، احتراق و واکنش های شیمیایی، انتقال گرما و جرم از جمله انتقال حرارت مزدوج در حوزه های جامد (Conjugate Heat Transfer (CHT) in solid domains) ارائه می کند. نرم افزار Ansys Fluent جزء کاربردی ترین نرم افزارها در رشته های فنی مهندسی است. با فرادرس می توانید این نرم افزار و کاربردهای مختلف آن را فرا بگیرید. با تدریس جامع نرم افزار Ansys Fluent توسط اساتید مجرب فرادرس می توانید از کاربردهای این نرم افزار بهره ببرید که امتیاز بزرگی برای دانشجویان و مهندسین رشته های مختلف محسوب می شود.

• مجموعه آموزش نرم افزارهای انسیس (Ansys) — کلیک کنید

نرم افزار Ansys Fluent برای چه مواردی استفاده می شود؟

نرم افزار Ansys Fluent برای شبیه سازی مدل های کامپیوتری سازه ها، الکترونیک یا اجزای ماشین به منظور تحلیل استحکام، الاستیسیته، توزیع دما، الکترومغناطیس، جریان سیال و سایر ویژگی ها استفاده می شود.

ANSYS Fluent چه کاری می تواند انجام دهد؟

Ansys Fluent نتایج دقیق و قابل اعتماد شبیه سازی سیالات را تولید می‌کند. با این نرم افزار می‌توانید مدل‌های فیزیکی پیشرفته ایجاد کنید و انواع پدیده‌های سیالات را در فضایی قابل تنظیم و بصری، تجزیه و تحلیل کنید. مواردی از کاربردهای نرم افزار Ansys Fluent نیز در زیر آمده است:

• گردش کار ساده شده
• مدل سازی باتری
• خنک کننده موتور الکتریکی
• مدل سازی آشفتگی
• جریان های چند فازی
• مدل های احتراق

چه کسانی از Ansys Fluent استفاده می کنند؟

مهندسان، مهندسان ساخت و ساز، تحلیلگران، تکنسین ها

بررسی سخت افزار مورد نیاز Ansys Fluent

اغلب اوقات، ما می شنویم که کاربران به عملکرد و توان عملیاتی مورد انتظار از سخت افزار جدید دست نمی یابند. این ممکن است برای مهندسانی که به نرم افزارهای پیشرفته عادت کرده اند چندان تعجب آور نباشد. از این گذشته، خرید سخت افزار مناسب برای برنامه شبیه سازی با خرید یک کامپیوتر رومیزی برای ایمیل یا برنامه های دیگر یکسان نیست. شما باید پردازنده، حافظه، فضای ذخیره سازی و شبکه را با نیازهای شبیه سازی خود مطابقت دهید.

انتخاب سخت افزار مناسب برای استفاده از ابزارهای Ansys تأثیر قابل توجهی بر بهره وری از نظر اندازه مدل، عملکرد و تجربه کاربری خواهد داشت. بارهای کاری Ansys هم به پهنای باند حافظه و هم محاسبات زیاد نیاز دارند که می توانند به دلایل زیادی از جمله اندازه مجموعه داده و حل کننده مورد استفاده متفاوت باشند. یک سخت افزار مناسب می تواند بهترین بازگشت سرمایه گذاری برای سخت افزار و نرم افزار Ansys را برای شما فراهم کند. به عبارت دیگر، بهتر است روی فناوری هایی سرمایه‌گذاری کنید که برنامه های خاص Ansys شما را تسریع می‌کنند. در ادامه نگاهی اجمالی به برخی توصیه ها در مورد انتخاب فناوری های سخت افزاری کلیدی برای بهبود اجرای شبیه سازی Ansys آورده شده است که می تواند برای انتخاب آگاهانه سخت افزار مناسب به شما کمک کند.

RAM

حداکثر اندازه مدل قابل حل را تعیین می کند.

CPU

تعداد هسته ها و سرعت ساعت (Clock Speed) تعیین می کند که یک مدل با چه سرعتی می تواند حل شود. یک معیار خوب برای مقایسه بین گزینه های CPU، سرعت ساعت * تعداد هسته ها / هزینه، است.

ذخیره سازی- تعیین می کند که چه مقدار داده را می توان در سیستم نگه داشت و با چه سرعتی می توان آن را وارد کرد یا خواند.

گرافیک- یک کارت گرافیک خوب برای تعامل یکپارچه با مدل های پیچیده توصیه می شود.

GPU

برنامه های Ansys می توانند از سخت افزار GPU برای سرعت بخشیدن به راه حل ها استفاده کنند.

اتصالات داخلی

اتصالات پر سرعت خوشه بندی را امکان پذیر می کند.

لوازم جانبی

برای پیمایش مدل های پیچیده ماوس سه بعدی کمک کننده است.

همچنین می توان برای حرکت مؤثر بین برنامه ها با چندین مانیتور کار کرد.

چگونه کار با Ansys Fluent را شروع کنم؟

در این قسمت به طور کلی نحوه شروع به کار با نرم افزار Ansys Fluent و مراحل مختلف آن توضیح داده می شود.

مرحله ۱

راه اندازی ANSYS FLUENT

1. روی نماد ANSYS FLUENT () در گروه برنامه ANSYS کلیک کنید تا راه انداز FLUENT باز شود. راه انداز ANSYS FLUENT به شما این امکان را می دهد تا بر اساس هندسه و قابلیت های پردازش خود تصمیم بگیرید که از کدام نسخه ANSYS FLUENT استفاده کنید.

1. مطمئن شوید که گزینه های مناسب فعال هستند.

FLUENT Launcher تنظیمات قبل را حفظ می کند.

(الف) با کلیک کردن روی دکمه رادیویی، ۳D را از لیست Dimension انتخاب کنید تا یک نقطه سبز رنگ در دکمه رادیویی ظاهر شود.

(ب) Serial را از لیست Processing Options انتخاب کنید.

(ج) مطمئن شوید که گزینه های Display Mesh After Reading، Embed Graphics Windows و Workbench Color Scheme فعال هستند.

(د) مطمئن شوید که گزینه Double-Precision غیرفعال است.

همچنین می توانید با کلیک بر روی دکمه Default تنظیمات پیش فرض را بازیابی کنید.

3. مسیر کاری را روی پوشه ای که هنگام بازکردنzip ایجاد شده است، تنظیم کنید.

(الف) روی دکمه Show More >> کلیک کنید.

(ب) مسیر پوشه کاری خود را برای Working Directory با دابل کلیک کردن روی جعبه متن و تایپ کردن وارد کنید. همچنین، می‌توانید روی دکمه Browse () در کنار کادر متنی Working Directory کلیک کنید و با استفاده از کادر محاوره‌ای Browse For Folder، پوشه مورد نظر خود را انتخاب کنید.

4. برای راه اندازی ANSYS FLUENT روی OK کلیک کنید.

مرحله ۲

فایل مش را انتخاب کرده و باز کنید.

• آموزش کاربردی فلوئنت Fluent با مقدمه ای بر گمبیت Gambit — کلیک کنید

مرحله ۳

در این مرحله تنظیمات عمومی را انجام دهید. برای انجام فعالیت های مرتبط با مش و انتخاب یک حل کننده، General را در پنجره باز شده انتخاب کنید.

مرحله ۴

در این مرحله با فعال کردن معادله انرژی، انتقال حرارت را فعال کنید و همچنین مدل مورد نظر را انتخاب نمایید.

مرحله ۵

یک ماده جدید ایجاد کنید.

مرحله ۶

شرایط ناحیه سلولی (Cell Zone Conditions) را برای ناحیه سیال تنظیم کنید.

مرحله ۷

شرایط مرزی (Boundary Conditions) را تنظیم کنید

.

مرحله ۸

در این مرحله محاسبات تنظیم و اجرا خواهد شد.

مرحله ۹

در این جنبه های مختلف جریان برای راه حل اولیه تنظیم می شود.

مرحله ۱۰

در این مرحله فعال کردن گسسته سازی مرتبه دوم انجام می شود.

مرحله ۱۱

در این مرحله تطبیق مش انجام می شود.

مش در نرم افزار Ansys Fluent

مش بر دقت، همگرایی و سرعت یک شبیه سازی تأثیر می گذارد. برای تولید مناسب ترین مش برای راه حل های دقیق و کارآمد، Ansys ابزارهایی را ارائه می دهد.

راه حل های کارآمد از مش بندی دقیق می آیند. Ansys نرم افزار مش بندی همه منظوره، با کارایی بالا، خودکار و هوشمند را ارائه می کند که مناسب ترین مش را برای راه حل های فیزیکی دقیق و کارآمد تولید می کند، از مش بندی آسان و خودکار تا مش بسیار پیچیده. پیش فرض های هوشمند در نرم افزار تعبیه شده اند تا مش بندی را به یک کار بدون دردسر و بصری تبدیل کنند، و وضوح مورد نیاز را برای گرفتن گرادیان های راه حل به درستی برای نتایج قابل اعتماد ارائه می دهند.

نحوه تسریع شبیه سازی  Ansys Fluentبا مش بندی تطبیقی

بیشتر شبیه سازی های دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) با ایجاد یک مش دست ساز با نواحی محلی پالایش و درشت سازی، حل می‌شوند. این نواحی تصفیه شده یا درشت شده این اطمینان را ایجاد می کنند که وضوح کافی برای ثبت دقیق نتایج در مناطق مهم وجود دارد، اما تعداد کل سلول ها را نیز قابل کنترل نگه می دارد. اگرچه این روش، روشی عالی برای اطمینان از دقت است، اما ممکن است مناطقی وجود داشته باشد که در آن پالایش بیش از حد وجود داشته باشد که منجر به زمان های حل طولانی تر یا اصلاح بسیار کم شود.

روش مش بندی تطبیقی به طور خودکار مش را بر اساس محلول، خالص یا درشت می کند تا دقیق ترین نتایج به دست آید.

مش بندی تطبیقی چیست؟

مش بندی تطبیقی روشی برای پالایش مش یک شبیه سازی بر اساس راه حل است. این طرح در Ansys Fluent شما را قادر می سازد که از یک مش بسیار درشت شروع کنید و به صورت پویا مناطق با گرادیان بالا را اصلاح کنید.

انطباق مش پویا را می توان در ترکیب با روش انطباق مش بدون ساختار چند وجهی (Polyhedral Unstructured Mesh Adaption (PUMA)) استفاده کرد. PUMA برای اصلاح به هیچ قالبی متکی نیست، که این امر روش انطباق را به عناصر خاصی محدود نمی کند. مش را می توان پس از تصفیه شدن نیز درشت کرد.

میز کار (Workbench) چیست؟

Ansys Workbench جایی است که تصمیمات بهتری گرفته می شود. پلت فرم Ansys Workbench به شما امکان می دهد داده ها را در شبیه سازی های مهندسی ادغام کنید تا مدل های دقیق تری را به طور کارآمدتر ایجاد کنید. Ansys Workbench با هماهنگ کردن تمام داده های شبیه سازی در یک مکان، انتخاب طراحی های آگاهانه تر را آسان تر می کند.

Workbench یک بسته نرم افزاری است که برای ساخت و مش بندی مدل هایی برای دینامیک سیالات محاسباتی (Computational Fluid Dynamics (CFD)) و سایر کاربردهای علمی طراحی شده است. Workbench به عنوان پیش پردازنده پیش فرض برای حل کننده CFD ANSYS Fluent استفاده می شود.

فناوری های حل کننده در Ansys Fluent

در Ansys Fluent، دو فناوری حل کننده موجود است:

• حل کننده مبتنی بر فشار
• حل کننده مبتنی بر چگالی

هر دو حل کننده را می توان برای طیف وسیعی از جریان ها استفاده کرد، اما در برخی موارد ممکن است یک فرمول بهتر از دیگری عمل کند (یعنی یک راه حل را سریعتر ارائه دهد یا ویژگی های جریان خاصی را بهتر حل کند). رویکردهای مبتنی بر فشار و چگالی در روش حل معادلات تداوم، تکانه و انرژی متفاوت هستند.

حل کننده مبتنی بر فشار

حل کننده مبتنی بر فشار به طور سنتی برای جریان های تراکم ناپذیر و با تراکم کم استفاده می شود. از سوی دیگر، رویکرد مبتنی بر چگالی در ابتدا برای جریان های تراکم پذیر با سرعت بالا طراحی شده بود. هر دو روش اکنون برای طیف گسترده ای از جریان ها (از تراکم ناپذیر تا بسیار تراکم پذیر) قابل استفاده هستند، اما منشأ فرمول حل کننده مبتنی بر چگالی ممکن است از نظر دقت نسبت به حل کننده مبتنی بر فشار برای جریان های تراکم پذیر با سرعت بالا برتری داشته باشد.

دو الگوریتم تحت حل کننده فشار در ANSYS FLUENT وجود دارد: یک الگوریتم تفکیک شده و یک الگوریتم جفت شده. در الگوریتم تفکیک شده معادلات حاکم به صورت متوالی و جدا از یکدیگر حل می شوند، در حالی که در الگوریتم جفت شده معادلات تکانه و معادله پیوستگی مبتنی بر فشار به صورت جفت شده حل می شوند. به طور کلی، الگوریتم جفت شده به طور قابل توجهی سرعت همگرایی را نسبت به الگوریتم تفکیک شده بهبود می بخشد، با این حال، نیاز به حافظه برای الگوریتم جفت شده بیشتر از الگوریتم تفکیک شده است.

حل کننده مبتنی بر چگالی

دو فرمول تحت حل کننده مبتنی بر چگالی نیز وجود دارد: ضمنی و صریح. فرمول های صریح و ضمنی مبتنی بر چگالی، معادلات اسکالر (مانند مقادیر آشفتگی یا تشعشع) را به صورت متوالی حل می کنند. فرمول ضمنی به حافظه بیشتری نسبت به فرمول صریح نیاز دارد.

انتخاب حل کننده و الگوریتم مناسب

هنگام انتخاب یک حل کننده و یک الگوریتم باید موارد زیر را در نظر بگیرید:

• در دسترس بودن مدل برای یک حل کننده معین
• عملکرد حل کننده برای شرایط جریان داده شده

اندازه مش در نظر گرفته شده و حافظه موجود در دستگاه شما. این موضوع می تواند عامل مهمی در تصمیم گیری برای استفاده از فرمول صریح یا ضمنی در هنگام انتخاب حل کننده مبتنی بر چگالی، یا استفاده از الگوریتم جدا شده یا جفت شده در هنگام انتخاب حل کننده مبتنی بر فشار باشد.

سخن پایانی در مورد نرم افزار ansys fluent

با فرادرس می توانید به طور جامع و کاربردی نرم افزار Ansys Fluent را فرا بگیرید. همچنین با این نرم افزار می توانید تحلیل مختلفی همچون تحلیل استاتیکی، تحلیل دینامیکی، تحلیل دینامیک سیالات، تحلیل میدان های مغناطیسی، و بسیاری دیگر را انجام دهید. یادگیری این نرم افزار پرکاربرد با فرادرس نه تنها برای مسائل علمی و پژوهشی بلکه برای صنعت نیز بسیار کارآمد است.

• آموزش انسیس ورک بنچ – شبکه بندی مسائل سیالاتی با ANSYS Workbench — کلیک کنید