ملخص
يستخدم المهندسون تحليل ديناميكيات الموائع الحسابية (CFD) لدراسة وتحسين تدفق السوائل وتحليل نقل الحرارة في التطبيقات المختلفة. ANSYS Discovery عبارة عن منصة برمجية سهلة الاستخدام تمكن المهندسين من إعداد نماذج CFD وحلها بسهولة وقدرتها على إبلاغ تعديلات التصميم
في منشور المدونة هذا، سنسلط الضوء على مزايا استخدام تحليل عقود الفروقات في Ansys Discovery للتصميم الهندسي، والذي يمكن أن يساعد في توفير الوقت أثناء المراحل الأولية لتطوير المنتج. سنقدم عرضًا تفصيليًا لعملية إعداد النموذج لتحليل السوائل والحرارة، إلى جانب إجراء محاكاة CFD باستخدام أوضاع الاستكشاف والتحسين الخاصة بـ ANSYS Discovery. سنناقش أيضًا عملية تحسين الربط، مع التركيز على أوجه التشابه والاختلاف بين هذه الأوضاع. علاوة على ذلك، سوف نقوم بمقارنة قدرات ANSYS Discovery في وضع التحسين مع قدرات ANSYS Fluent. بعد ذلك، سوف نستكشف كيفية إعداد واستخدام الدراسات البارامترية في ANSYS Discovery. وأخيرا، سوف نتعمق في تحليل انتقال الحرارة المترافق لمجال الموائع والجدران الصلبة المحيطة به. سيكون كل قسم مصحوبًا بمقاطع فيديو لتقديم أمثلة واضحة وتوضيح المفاهيم التي تمت مناقشتها.
1. تكوين نموذج ANSYS Discovery CFD
في هذا القسم، سوف نستكشف إعداد نموذج CFD في وضع النموذج الخاص بـ ANSYS Discovery. أولاً، نختار مثالًا تم إنشاؤه مسبقًا ونقوم بتعديل الشكل الهندسي ليناسب احتياجاتنا. بعد ذلك، نقوم بفحص الشكل الهندسي بحثًا عن الأخطاء والعيوب، وإجراء الإصلاحات اللازمة باستخدام أدوات Discovery Design، واستخراج الحجم من النموذج الصلب لتحديد مجال السوائل. بعد ذلك، نحدد الشروط الحدودية، مثل سرعات الدخول والخروج، ودرجات الحرارة، والضغط، ونحدد فيزياء المشكلة عن طريق اختيار مادة المائع، وتحديد خصائص المائع، ودرجة الحرارة الأولية، وما إلى ذلك.
2. حل نموذج CFD في اكتشاف ANSYS: وضع الاستكشاف
هناك وضعان متاحان في ANSYS Discovery لحل نماذج العقود مقابل الفروقات: الاستكشاف والتحسين. في وضع الاستكشاف، يمكننا الحصول على حل أولي بسرعة، والحصول على فهم عام لسلوك التدفق، وتحديد أي مشكلات محتملة أو مجالات للتحسين.
سنقوم بتشغيل نموذج العقود مقابل الفروقات (CFD) ونوضح لك كيفية تنفيذ مهام ما بعد المعالجة الأساسية وتصور أنماط التدفق وتوزيعات السرعة وتدرجات درجة الحرارة في المجال من خلال إنشاء مخططات كفافية ورسوم متحركة متجهة وتبسيط. سيسمح لنا ذلك بالحصول على نظرة ثاقبة لسلوك التدفق وتحديد أي مناطق عالية الخلط أو إعادة التدوير أو نقل الحرارة.
3. تحسين الشبكة في وضع الاستكشاف
لتعزيز دقة حلنا الأولي في وضع الاستكشاف، يمكننا تحسين الشبكة المستخدمة في التمييز الهندسي وحل معادلات العقود مقابل الفروقات. يعتمد مستوى التحسين على الدقة المطلوبة والموارد الحسابية المتاحة.
في هذا النموذج، نستخدم بعض ميزات الربط، مثل Global Fidelity وSize Preview، لتحسين جودة الشبكة عبر النطاق. لقد أجرينا دراسة شبكية لفهم كيفية تأثير كثافة الشبكة وحجم العنصر على النتائج، مثل خلط الماء الساخن والبارد وتحديد السرعة القصوى ودرجة الحرارة في المجال.
4. تحسين نموذج عقود الفروقات: وضع التحسين
5. دراسة البارامترية وتعديل التصميم
يمكن أن يوفر استخدام وضع الاستكشاف الخاص بـ ANSYS Discovery حلاً سريعًا وبديهيًا للمساعدة في اتخاذ قرارات تصميم مستنيرة بشأن نماذج العقود مقابل الفروقات. بالإضافة إلى ذلك، يمكننا استخدام وضع الاستكشاف لإجراء تحليل الحساسية عن طريق تغيير معلمات الإدخال وفحص تأثيراتها. يتيح لنا ذلك تحسين التصميم وتحديد المعلمات الأساسية التي تؤثر على تدفق السوائل وسلوك نقل الحرارة.
يمكننا استخدام دراسة حدودية لتحديد مجالات التحسين وإجراء تغييرات في التصميم لتحسين أداء نموذج العقود مقابل الفروقات. في دراستنا البارامترية، قمنا بضبط الظروف الحدودية مثل سرعة التدفق ودرجة الحرارة، بالإضافة إلى السمات الهندسية للنموذج، كمعلمات رئيسية في نموذج CFD الخاص بنا. نقوم ببناء حالات اختبار بسلسلة من هذه المعلمات ونتحقق من تحسين عملية الخلط في نموذج CFD. من المهم ملاحظة أن التعديل الهندسي مستحيل داخل ANSYS Fluent وCFX، لذلك نحتاج إلى أداة منفصلة لمصممي CAD، مثل SpaceClaim، لإجراء التغييرات. بعد ذلك يمكننا إعادة النموذج إلى برنامج حل عقود الفروقات ANSYS لإعداد النماذج الجديدة وحلها. ومع ذلك، مع ANSYS Discovery، يمكننا إجراء جميع التغييرات على هندسة وفيزياء المشكلة معًا داخل البرنامج، وهي ميزة كبيرة. لا نحتاج للخروج من البرنامج، وكل شيء مدمج ومتطور داخل Discovery.
بمجرد الحصول على رؤى من التحليل، يمكننا تعديل الشكل الهندسي، أو ضبط الشروط الحدودية، أو تحسين مكونات النظام لتحقيق أهداف الأداء المطلوبة. تسمح لنا هذه العملية التكرارية بضبط تصميماتنا وتحقيق النتائج المثلى.
6. تحليل انتقال الحرارة المترافق
في القسم الأخير، قمنا باستكشاف انتقال الحرارة في مجال الموائع والأجسام الصلبة المحيطة بها من خلال تحليل انتقال الحرارة المترافق. نقوم بتضمين شروط الحدود الحرارية لجدران الكوع، بالإضافة إلى ظروف السوائل والحرارة المخصصة بالفعل لمجال السوائل. نطبق أولاً حالة التدفق الحراري على المواد الصلبة، ونشرح إعداد إجراء نقل الحرارة المترافق في Ansys Discovery، ثم نحل النموذج ونعرض النتائج في وضع الاستكشاف. بعد ذلك، قمنا بدراسة تأثير إدخال مواد جديدة وظروف حرارية جديدة في المواد الصلبة، وذلك باستخدام الشاشات المدمجة في تحليل الاكتشاف لتحليل التأثيرات؛ نقوم بتغيير مادة الجدار إلى سبائك النحاس ثم نضيف بعد ذلك العزل، ونلاحظ كيف تؤثر هذه التعديلات على النتائج. نختتم هذا الجزء من خلال عرض إعداد النموذج وحله في وضع التحسين لتوفير استكشاف شامل لتحليل نقل الحرارة المترافق في Ansys Discovery.
من خلال تسخير قوة ANSYS Discovery، يمكننا إطلاق العنان لإمكانات تحويل عملية التصميم، وإنشاء منتجات سائلة وحرارية ليست فعالة وموثوقة فحسب، ولكنها أيضًا مبتكرة حقًا.