انسیس فلوئنت: توان پردازش بالا برای شبیه‌سازی‌های دقیق

انسیس فلوئنت چیست؟ Ansys Fluent یک نرم افزار قدرتمند برای تجزیه و تحلیل و محاسبه دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) است.

با کمک این نرم افزار می‌توان هر گونه جریان سیالی را شبیه‌ سازی کرد. برای آشنایی بیشتر با انسیس فلوئنت، با ابر فردوسی همراه باشید.

فهرست مطالب

• انسیس فلوئنت چیست؟
• برنامه های کاربردی انسیس فلوئنت چیست؟
• کاربردهای انسیس فلوئنت چیست؟
• مزایای انسیس فلوئنت چیست؟
• ساختار نرم‌ افزار انسیس فلوئنت چیست؟
• مش بندی با انسیس فلوئنت
• آموزش مقدماتی انسیس فلوئنت
• استفاده از انسیس فلوئنت آنلاین در ابر فردوسی

انسیس فلوئنت چیست؟

انسیس فلوئنت (Ansys Fluent) یکی از محصولات محبوب کمپانی ANSYS است. پیش از این در مقاله انسیس چیست به طور کامل به معرفی آن پرداخته‌ایم.

انسیس برای هر گونه از شبیه‌ سازی‌ها، یک راه حل حرفه‌ای ارائه می‌دهد. مثلا برای مطالعه رفتار سیالات، انسیس فلوئنت را معرفی کرده است.

Ansys Fluent یک نرم‌افزار دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) است. زبان برنامه نویسی آن C است و به عنوان بهترین ابزار CFD حال حاضر جهان شناخته می‌شود.

از انسیس فلوئنت برای مدل‌سازی جریان سیال، انتقال گرما و جرم، واکنش‌های شیمیایی و… در میان گازها و مایعات استفاده می‌شود.

مدل‌سازی فیزیک پیشرفته‌، از قبیل مدل‌سازی آشفتگی، جریان‌های تک فازی و چند فازی، احتراق، مدل‌سازی باتری، تعامل ساختار سیال، آکوستیک و… با فلوئنت آسان است.

برنامه های کاربردی انسیس فلوئنت چیست؟

انسیس فلوئنت (Ansys Fluent) دارای چندین برنامه کاربردی است که در ادامه به برخی از آن‌ها اشاره خواهد شد.

Mixing:

با این ابزار فلوئنت، فرآیند اختلاط و ترکیب مواد سیال را مدل کنید. با این ابزار یک نمونه مجازی قابل اعتماد از ترکیب مواد خود خواهید داشت.

این منجر به درک، پیش بینی و بهبود عملکرد در محصول خواهد شد. فلوئنت طیف گسترده‌ای از مخازن، مایعات و فرآیندهای اختلاط را در بر می‌گیرد.

این نوع شبیه‌ سازی منجر به پیکربندی بهتر مخزن، جهت‌گیری مناسب پروانه‌ها، آنالیز سطح مایعات، شرایط عملیاتی و سیالات مختلف می‌گردد.

Heat Exchangers:

مبدل‌های حرارتی باید در شرایط سخت عملکرد قابل اعتمادی داشته باشند و به اندازه کافی بادوام باشند تا بتوانند برای سال‌ها بدون تعویض، به طور مؤثر کار کنند.

شبیه‌ سازی با انسیس یک ابزار حیاتی برای بهینه‌سازی عملکرد مبدل‌های حرارتی، انتخاب مناسب‌ترین مواد، پیش‌بینی دوام و افزایش طول عمر ارائه می‌دهد.

دیفیوزر و بهینه سازی شکل شیار لوله، میزان تراکم و تبخیر، انتقال حرارت مزدوج، فرسودگی چرخه سرد و گرم و… با این ابزار قابل پیش‌بینی است.

Wind Turbine Design:

شبیه سازی توربین بادی با کمک انسیس فلوئنت آسان است. طراحی، مکان یابی، بهینه سازی عملیاتی، پیش بینی تعمیر و نگهداری و دوقلوهای دیجیتال با این نرم افزار میسر است.

انرژی جهانی به دنبال تعادل مجدد و نیازمند توربین‌های بادی کارآمدتر و بزرگ‌تر است که می‌توانند در محیط‌های خشن‌تر هم در خشکی و هم در خارج از ساحل کار کنند.

Ansys یک راه حل شبیه سازی چند مقیاسی جامع چند فیزیکی برای توسعه مهندسی توربین بادی، ساخت و عملیات در حین خدمت ارائه می‌دهد.

Battery Simulation:

Ansys به شما کمک می‌کند تا طراحی باتری را ارتقا دهید و در عین حال ایمنی، عملکرد، اندازه، هزینه و قابلیت اطمینان را متعادل کنید تا شما را به رهبر بازار تبدیل کند.

با کمک انسیس می‌توانید هزینه های پروژه را تا 30 درصد و زمان چرخه طراحی را تا 50 درصد کاهش دهید.

چه طراحی باتری برای حمل و نقل الکتریکی یا محصولات مصرفی، هر انتخاب طراحی نیاز به تصمیمات پیچیده ای دارد.

مهندسان می توانند به سرعت معاوضه ها را ارزیابی کنند و در عین حال اتکا به قوانین طراحی دلخواه و آزمایش های فیزیکی گران قیمت و آزمون و خطا را به حداقل برسانند.

Rotating Machinery:

شبیه سازی و بهینه سازی ماشین آلات دوار با کمک Ansys میسر است و منجر به طراحی طیف گسترده‌ای از تجهیزات ماشین آلات دوار می‌گردد.

با نرم افزار شبیه سازی Ansys توسعه فن ها، پمپ ها، کمپرسورها یا توربین ها باشید با سرعت و کیفیت بیشتری امکان پذیر است.

کاهش هزینه ها و زمان عرضه به بازار، افزایش دوام و قابلیت اطمینان سازه، پیش بینی تعمیر و نگهداری و دوقلو دیجیتال از مزیت‌های این ابزار است.

Gas-Liquid Equipment Systems:

از شبیه سازی با انسیس فلوئنت برای افزایش کارآمد تجهیزات فرآیند گاز-مایع، به حداکثر رساندن بازده و بهبود بهره وری استفاده کنید.

این روش برای فرآیندهای شیمیایی، دارویی و پتروشیمی حیاتی است.

طراحی موثر، افزایش مقیاس و بهره برداری از سیستم های تجهیزات فرآیند مایع گازی تاثیر قابل توجهی بر بهره وری و کارایی در طول چرخه عمر تجهیزات دارد.

شبیه‌ سازی شما را قادر می‌سازد تا قبل از نصب و راه‌اندازی تجهیزات گران‌قیمت، اطمینان حاصل کنید که عملکرد بهینه در مقیاس‌های عملیات تکرار می‌شود.

Ansys طیف گسترده‌ای از قابلیت‌های شبیه‌ سازی جریان چند فازی گاز-مایع را ارائه می‌کند که شامل مدل‌سازی فاز گسسته (DPM)، حجم سیال (VoF) و چند فاز اویلری می‌شود.

اختلاط مخازن و راکتورها / برج های اسپری / ستون های تقطیر / ستون های حبابی / جدا کننده سیکلون / راکتورهای بستر قطره ای

Electric Motor Design:

طراحی، تحلیل، تایید موتور الکتریکی، یکپارچه‌سازی کامل سیستم از مراحل طراحی مفهومی تا بهینه‌سازی با انسیس فلوئنت میسر است.

Ansys یک گردش کار کامل را ارائه می دهد که از طراحی مفهومی تا تجزیه و تحلیل دقیق الکترومغناطیسی، حرارتی و مکانیکی موتور گذر می‌کند.

شبیه سازی الکترومغناطیسی، حرارتی، تنش و ارتعاش صوتی موتور با استفاده از ابزار Ansys منجر به طراحی با وفاداری، دقیق و قوی می شود که برای عملکرد، هزینه و کارایی بهینه شده است.

مدیریت حرارتی با بهینه سازی سیستم خنک کننده / تجزیه و تحلیل الکترومغناطیسی 2 بعدی و سه بعدی FE / کاهش نویز-ارتعاش / مطابقت با ISO 26262 با Ansys Maxwell

Gas Turbine Simulation:

راه حل نرم افزار شبیه سازی توربین گاز به طراحی توربین های گازی نسل بعدی کمک می‌کند.

فرآیند طراحی توربین گازی خود را بهینه کنید، طراحی بیش از حد را به حداقل برسانید، هزینه ها را کاهش دهید و زمان عرضه به بازار را با راه حل نهایی ما تسریع کنید.

با استفاده از تست دیجیتال در مراحل اولیه توسعه، تغییرات طراحی را می توان سریعتر و مقرون به صرفه تر انجام داد.

Ansys می تواند به شما در نوآوری و طراحی توربین های گاز ایمن، قابل اعتماد و کارآمد کمک کند.

افزایش کارایی و بازدهی / رعایت مقررات زیست محیطی / دوام و ایمنی را بهبود بخشید.

کاربردهای انسیس فلوئنت چیست؟

در این بخش به معرفی ویژگی‌های کلیدی و کاربردهای انسیس فلوئنت پرداخته‌ایم. متن پایین ترجمه‌ای از مطالب سایت رسمی انسیس می‌باشد.

مدل سازی باتری:

طراحی و ایمنی باتری خود را با شبیه سازی سریع و دقیق ارتقا دهید. الکتروشیمی را می‌توان برای پیش بینی سن و طول عمر باتری استفاده کرد.

برای اطمینان از عملکرد و ایمنی باتری، می‌توان میزان تحمل حرارتی و درجه فرار باتری را شبیه‌ سازی کرد.

با انسیس می‌توان یک مدل ROM (مدل سفارش کاهش یافته) را با استخراج ویژگی های حرارتی کلیدی برای تجزیه و تحلیل دما در چند ثانیه ایجاد کرد.

خنک کننده موتور الکتریکی:

موتور قوی‌تر، نیازمند خنک کننده قدرتمندتری است. با کمک انسیس می‌توان مکانیزم خنک کننده مناسب‌تری برای موتور الکتریکی محصول خود یافت.

این مکانیزم را، چه طبیعی باشد، چه با آب یا اسپری خنک شود، بهینه کنید تا مطمئن شوید که راندمان موتور تحت تأثیر قرار نمی‌گیرد و آهنرباها آسیب نمی‌بینند.

مدل سازی آشفتگی:

طیف گسترده ای از مدل های تلاطم و آشفتگی برای انتخاب مدل مناسب برای برنامه شما موجود است.

فلوئنت طیف وسیعی از مدل‌های آشفتگی را ارائه می‌دهد که شامل مدل پیشرو در صنعت Generalized k-ω (GEKO) هم می‌شود.

GEKO یک مفهوم انقلابی با ضرایب قابل تنظیم است که می‌تواند برای رژیم های جریان مختلف تنظیم شود.

جریان‌های چند فازی:

شبیه سازی دقیق جریان‌های چند فازی از جمله گاز-مایع، مایع-مایع، گاز-جامد، جریان ذرات و حتی DEM با فلوئنت آسان است.

مدل‌های احتراق:

اطمینان از احتراق دقیق برای ترکیب دقیق آشفتگی، شیمی و تعامل بین آنها بسیار مهم است.

فلوئنت مدل های جریان واکنشی دقیق و معتبر را برای برنامه های احتراق شما ارائه می‌دهد.

برهمکنش سیال و ساختار:

فعل و انفعالات بین سیالات و جامدات ناشی از فشار و یا بارهای حرارتی را به طور دقیق پیش بینی کنید.

چالش برهمکنش ساختار سیال خود را حل کنید تا مطمئن شوید محصول شما ایمن، قابل اعتماد و بهینه است.

فلوئنت می تواند مشکلات FSI (برهمکنش سیال و ساختار) را به صورت مستقل حل کند و با Ansys Mechanical برای پیچیده ترین شبیه سازی ها جفت شود.

مزایای انسیس فلوئنت چیست؟

جامعه کاربران انسیس معتقدند که روند کاری ارائه شده در Ansys Fluent، برای چیزی به پیچیدگی دینامیک سیالات محاسباتی، بسیار آسان است.

بنابراین انسیس فلوئنت یک ابزار ساده و درآمدزاست که مزایای بی‌شماری دارد. در ادامه برخی از مزیت‌های انسیس فلوئنت را با یکدیگر مرور خواهیم کرد.

رابط کاربری مدرن و کاربرپسند

فلوئنت یک رابط کاربری مدرن و کاربرپسند ارائه می‌دهد که فرآیند CFD را در مراحل قبل تا بعد از پردازش، در یک گردش کار یکپارچه ساده می‌کند.

قابلیت مقیاس بندی HPC

به دلیل قدرت مقیاس بندی HPC در انسیس، مدل های بزرگ را می‌توان به راحتی در Fluent بر روی چندین پردازنده در CPU یا GPU مش بندی و حل کرد.

وجود گزینه‌های حل‌کننده متعدد

وجود گزینه‌ حل‌کننده GPU بومی مبتنی بر فشار و حل‌کننده‌های CPU مبتنی بر فشار و مبتنی بر چگالی برای پوشش جریان‌های کم‌سرعت تا مافوق صوت.

سرعت بالا

با کمک انسیس فلوئنت، اکتشاف و نوآوری سریع‌تر از هر زمان دیگری رخ می‌دهد. اینک زمان بیشتری برای طراحی و بهینه سازی عملکرد محصول خود دارید.

دقت بالا

به نتایج شبیه سازی خود با نرم افزاری اعتماد کنید که دقت آن به طور گسترده در طیف وسیعی از برنامه‌ها تأیید شده است.

رقابت در بازار

با کمک انسیس فلوئنت، سریع‌تر از رقبایتان، محصول بهینه‌‎‌‌تری را به بازار عرضه کنید. به عنوان مثال دستگاه تهویه کارآمدتری را طراحی و روانه بازار کنید.

گردش کار ساده شده

گردش کار برنامه‌ها برای کمک به کاهش تعداد کلیک‌ها و پنل‌هایی که کاربر باید با آنها سر و کار داشته باشد، ساده‌سازی شده است.

ساختار نرم‌ افزار انسیس فلوئنت چیست؟

• FLUENT یا حل کننده (solver)
• GAMBIT یا پیش‌ پردازنده اصلی برای تولید هندسه و شبکه مش (pre processor)
• TGrid یا پیش‌ پردازنده کمکی برای تولید مش‌های حجمی (pre processor)
• prePDF یا پیش‌ پردازنده‌ی مدل کننده احتراق (pre processor)
• فیلترها برای ورود و خروج فایل‌ها به فلوئنت از مش‌های سطحی و حجمی از نرم‌افزارهای CAE/CAD 

مش بندی با انسیس فلوئنت

Ansys Fluent دارای دو گردش کار هدایت‌ شده برای مش‌ بندی یک مدل CAD است. نام این دو به گردش کار در ادامه آمده‌ است.

1. گردش کار هندسه ضد آب (watertight geometry)

2. گردش کار مش‌ بندی مقاوم در برابر خطا (fault-tolerant meshing workflow)

این دو گردش کار منجر به سازماندهی فرآیند به یک گردش کار کاربرپسند و تسریع، انعطاف پذیری و سفارشی سازی مش بندی می‌گردند.

گردش کار هندسه ضد آب برای هندسه های CAD ضد آب است که نیازی به پاکسازی و اصلاحات زیادی ندارند.

اما دیگری برای هندسه‌های CAD آب دوست پیچیده‌تر با نقایصی مانند همپوشانی ها، تقاطع ها، سوراخ ها، موارد تکراری و غیره است که نیاز به پاکسازی و اصلاح دارند.

آموزش مقدماتی انسیس فلوئنت

عبارت آموزش مقدماتی انسیس فلوئنت به ظاهر یک عبارت ساده چهار کلمه‌ای است. اما آنقدر عمیق است که در این مقاله نمی‌گنجد.

به همین دلیل در این بخش به معرفی منابعی می‌پردازیم که در سایت انسیس به عنوان منابع خوب آموزش مقدماتی انسیس فلوئنت معرفی شده‌اند.

اگر علاقه مند به تقویت شبیه سازی و دانش فیزیک عمومی خود در مورد سیالات هستید، در دوره رایگان نحوه استفاده از Fluent شرکت نمایید.

برای آموزش گام به گام مخصوص مقدماتی، ویدیوهای ویژه جدید و نکات و ترفندهای کلی، Ansys How to Videos را در YouTube دنبال نمایید.

در نهایت، Ansys Learning Hub تمام منابع آموزشی مورد نیاز برای یادگیری Ansys Fluent را از پایه در اختیار شما قرار می دهد.

این دوره دارای دوره‌های ویدیویی خود گام، مدل‌های CAD، راهنماهای بهترین تمرین، ویدئوهای نمایشی، و اتاق‌های یادگیری برای پرسش‌ها و بحث‌ها برای یادگیری از کارشناسان Ansys است.

استفاده از انسیس فلوئنت آنلاین در ابر فردوسی

استفاده از نرم افزار انسیس (Ansys)، فرآیند چندان ارزانی نیست. زیرا علاوه بر خرید نرم افزار، نیاز به سخت افزار مناسب جهت اجرا و رندرینگ برنامه نیز مهم است.

زیرا سیستم‌های ضعیف قادر به اجرای انسیس نمی‌باشند. اما معجزه‌ای وجود دارد به نام فناوری رایانش ابری! که نیاز به خرید سخت‌افزار گران قیمت را از بین برده است.

شرکت رایانش ابری فردوسی قادر به تامین همزمان سخت افزار و نرم افزار مورد نیاز کاربر است تا به خیالی آسوده و نازل‌ترین قیمت‌ها به پژوهش بپردازد.

در ابر فردوسی می‌توان از تمام نرم‌ افزارهای مهندسی و گرافیکی، با بهترین کیفیت و به صرفه ترین قیمت‌ها استفاده کرد. جهت سفارش سیستم مجازی خود کلیک نمایید.