آشنایی با ANSYS Fluent و خصوصیات آن

شرکت Ansys از تولید کنندگان به نام نرم افزارهای شبیه سازی در دنیا می باشد که تولید نرم افزارها و شبیه سازیهای بسیار معروفی چون Fluent به عنوان یکی از ارکان اصلی در زمینه CFD شناخته می شود. محصولات شرکت Ansys در ایران به دلیل استفاده بسیار زیاد آن توسط مهندسان و دانشجویان ( به دلیل عدم پرداخت هزینه های نرم افزار ) و همچنین در صنعت ، از محبوبیت و اعتبار خاصی برخوردار است. Ansys Fluent بسته به نوع بسته خریداری شده از 8 هزار دلار تا 190 هزار دلار قیمت داشته که علاوه بر آن می بایست هزینه ای در حدود 2 تا 10 هزار دلار به صورت سالیانه برای موارد پشتیبانی و انجام شبیه سازی ها پرداخت نمایید.

Ansys Fluent بسته به سفارش تهیه شده و در برخی نسخه ها که ارزان تر خواهد بود، امکان شبیه سازی به صورت محدود بوده و این محدودیت هم در استفاده از سخت افزار و هم در فرآیند شبیه سازی خواهد بود. با این توصیفات، خرید محصول کامل با قیمت های بسیار ناچیز در ایران باعث شده است که امکان استفاده از قدرت شبیه سازی Ansys Fluent برای همگان فراهم آید.

Ansys Fluent با قابلیت مدلسازی جریان های دو بعدی و سه بعدی به کمک گرفتن از نرم افزارهای ساخت Mesh در وضعیت استاندارد ( دقت عمومی ) و وضعیت پیشرفته ( دقت مضاعف) میتواند محاسبات مورد نیاز مهندسان را به انجام برساند. Ansys Fluent یک شبیه ساز قدرتمند بوده که شاید مهمترین مشکل در استفاده از آن، سیستم های بسیار قدرتمند و با قابلیت پردازش موازی و سیستم های پردازش فوق سریع می باشد. امکان شبیه سازی و مدلسازی جریان های دائمی، لزج، احتراق و ذرات جامد در Ansys Fluent در بالاترین دقت انجام خواهد گرفت. همچنین کاربران میتوانند مدلسازی جریان های غیر دائمی ،اغتشاشی ، غیر لزج و همچنین مایعات را به صورت ذرات انجام دهد.

Ansys Fluent یک شبیه ساز حرکت و انتقال سیالات با قابلیت های بسیار عظیم می باشد. استفاده از Ansys Fluent در شرکت ها و کارخانه های بسیار پیشرفته و معروف دنیا از جمله کارخانه های ساخت ماشین، شرکت های مهندسی و ساخت مکانیک و شرکت های تولیدی مانند Speedo , benz , BMW, Toyota , Fujitsu , Red bull Racing و صدها و هزارن شرکت از جمله صنایع بسیاری در ایران را میتوان برشمرد. صنایعی چون صنایع هوافضا، توربوماشین‌ها، کاربرد در تجهیزات پروسس و پتروشیمی،تولید انرژی و توان، نفت و گاز، کاربردهای محیطی ، صنایع خودرو سازی، مبدل‌های حرارتی ، الکترونیک (نیمه‌هادی‌ها و همچنین خنک‌سازی قطعات الکترونیک) ، تهویه‌ی مطبوع و تبرید ، فرآیند مواد و ... از فلوئنت استفاده میکنند.
تحقیقات آتش و طراحی آرشیتکتی Ansys Fluent با انجام شبیه سازی پیچیده، هزینه های اجرایی طرح و پیامدهای آن را کاهش داده و قبل از تولید نهایی نتایج محاسبات سیالات را مشخص میکند. در اندازه گیریهای تجربی به دلیل هزینه های زیاد ترجیح داده می شود که آزمایشها بر روی مدلی با مقیاس کوچکتر از نسخه اصلی انجام پذیرد. حذف پیچیدگیها و ساده سازی آزمایشها , خطای دستگاههای اندازه گیری و بعضی موانع در راه اندازه گیری از جمله مشکلاتی هستند که روشهای عملی با آنها رو به رو هستند و کارآیی این حالتها را در بعضی موارد مورد سوال قرار می دهند.

Ansys Fluent یک نرم افزار کامپیوتری چند منظوره برای مدلسازیجریان سیال، انتقال حرارت و واکنش شیمیایی در هندسه بر پایه قدرت زبان C نوشته شده است. با توجه به محیط مناسب نرم افزار جهت تعریف مساله و شرایط های پیچیده، تعریف شرایط مرزی گوناگون و حل مسایل پیچیده شامل تاثیر پدیده های مختلف به کمک این نرم افزار قابل حل میباشد.
فلوئنت برای آنالیز و حل مسایل طراحی خاص ، روشهای شبیه سازی کامپیوتری متفاوتی را بکار میبرد. برای راحتی کار، تعریف مساله ، محاسبه و دیدن نتایج ، منوهای مختلفی درنظر گرفته شده است.وقتی نیاز باشد، Ansys Fluent می تواند مدل مورد نظر را از دیگر برنامه های (نرم افزارهای) تولید مدل که با آنها سازگاری دارد وارد کند.این نرم افزار امکان تغییر شبکه به صورت کامل و تحلیل جریان با شبکه های بی سازمان برای هندسه های پیچیده رافراهم میسازد. نوع شبکه های قابل تولید و دریافت توسط این گروه نرم افزاری شامل شبکه هایی با المانهایمثلثی و چهار ضلعی (برای هندسه های دو بعدی ) و چهار وجهی ، شش وجهی ، هرمی یا گوه ای(برای هندسه های سه بعدی) میباشد. فرمت های قابل پذیرش در Ansys Fluent بسیار زیاد هستند و شما می توانید به صورت مستقیم و یا با استفاده از پلاگین های موجود میتوانید از نرم افزارها و فرمت هایی مانند ABAQUS ,CFX , CGNS ، EnSight , FIDAP , GAMBIT , GeoMesh, HyperMesh ASCII, IC3M , Marc POST , NASTRAN, PATRAN, PLOT3D , PTC Mechanical Design ,SolidWork , CATIA, Mechanical Desktop, Tecplot و دهها نرم افزار و فرمت دیگر استفاده نمایید.


همچنین Fluent به کاربر اجازه دستکاری شبکه(مثلا ریزکردنیا درشت کردن شبکه در مرز و مکانهای لازم در هندسه) را میدهد.این بهینه سازی برای حل شبکه ، قابلیتی در اختیار کاربر قرار میدهدکه نتایج را در نواحی که دارای گرادیانهای بزرگ (مثل لایه مرزی و...) باشند، دقیقتر سازد. در نهایت برای مدلسازی مسائل خاص می‌توان از UDS، UDF و UDM استفاده نمود. UDS به معنی User Defined Scalar می‌باشد که با استفاده از آن می‌توان معادله انتقال (Transport Equation) تعریف نمود که این معادلات در کنار معادلات اصلی فلوئنت همچون جریان (Flow)، توربولانت (Turbulant)، انتقال حرارت (Heat Transfer) و سایر معادلات حل خواهد شد. UDM به معنی User Defined Memory می‌باشد که همانطور که از نام آن پیداست، برای تعریف حافظه استفاده می‌شود. در صورتی که از این حافظه ها استفاده شود، در منوهای Post Processing این حافظه‌ها هم به لیست اضافه شده و کانتور (Contour) مربوط نمایش داده می‌شود. UDF نیز زبان برنامه نویسی فلوئنت می‌باشد. برای نوشتن UDF بایستی از توابع تعریف شده در این نرم افزار استفاده نمود.

از Ansys Fluent میتوانید برای شبیه سازی و مدلسازی 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 و ... استفاده نمایید.