انتقال حرارت
جنبه های ریاضی شبیه سازی انتقال حرارت
پیش بینی CFD انتقال حرارت، معمولا برای هندسه های سه بعدی مورد استفاده قرار می گیرد. مثالی برای مدل ریاضی برای پیش بینی آشفتگی، رادیاتور اتومبیل است. در اینجا شاید طراح به اشتباه شار حرارتی را یکنواخت فرض کند، در حالیکه شرایط مرزی و هندسه پیچیده باعث می شود جریان سیال غیر هموار باشد. بنابراین فرض یکنواخت بودن شار حرارتی باعث غیر دقیق بودن ضرایب انتقال حرارت و پایین آمدن کارایی محصول نهایی خواهد شد. بنابراین دیدگاه و بینش ارائه شده توسط یک مدل عددی از پیش صحت سنجی شده، ارزیابی ارزشمند و قابل اعتمادی را برای مهندسان طراح فراهم می آورد. رژیم های بحرانی جریان نیز می توانند مورد ارزیابی قرار گیرند. برای مثال،امکان شبیه سازی جوشش یک مایع در داخل مبدل حرارتی در اثر حرارت، که روی ضرایب انتقال حرارت کلی مبدل حرارتی تاثیرگذار است، وجود دارد. مقاومت در برابر شوک حرارتی یکی دیگر از جنبه های مهم آنالیز انتقال حرارت است که می تواند مورد ارزیابی قرار گیرد، مخصوصا این مطالعه برای مواد ترد وشکنندهای که در داخل یک سیال غوطه ور هستند، ضروری به نظر می رسد. تنش و کرنش ایجاد شده در اثر گرادیان حرارتی بالا می تواند باعث شکست و ترک خوردگی این مواد شود، بنابراین شبیه سازی دقیق انتقال حرارت در این مجموعه که معمولا با سرعت بالایی در حال حرکت است، حائز اهمیت است. شکست کوره یا مشعل نمونه هایی از این پدیده است و معمولا در صنایع هوافضا و صنایع دفاعی اتفاق می افتد.
All in One@esimlab
Engineering Design and Simulationمواردی که آنالیز CFD پدیدهءانتقال حرارت می تواند باعث افزایش کارایی محصول نهایی شود
- رادیاتورها و توازن جریان مبدل های حرارتی
- مبدل حرارتی جریان متقاطع گاز-مایع
- تغییرات و کاهش فشار توربولیتورها و پین ها
- آنالیز دینامیکی و گذرای کوره ها
- شوک حرارتی، صفحات خورشیدی
- لباسهای خنک کننده ، موقعیت و اندازه بهینه ی سوراخ های خنک کننده
- اگزوز اتومبیل، اگزوز توربو گاز
- یخ زدایی با کاربرد صنعت خودرو
- لامپ، لامپ های خودرو
با استفاده از پیشرفته ترین و دقیق ترین روش های شبیه سازی و تسلط بر نرم افزارهای روز مهندسی، بالاترین ضریب اطمینان و بالاترین سطح شبیه سازی مولتی فیزیک در سرایط بارگذاری پیچیده و خاص امکان پذیر است.
انتقال حرارات از دیدگاه شبیه سازی عددی
شبیه سازی انتقال حرارت، نیازمند دسترسی به نرم افزارهای کاربردی که توانایی پیش بینی و شبیه سازی اغتشاش، مخصوصا نزدیک دیواره را دارند، می باشد. متاسفانه توابع از پیش تعیین شده در تعدادی از نرم افزارهای تجاری، به لحاظ زمان حل بسیار زمان بر هستند و فقط به عنوان گزینه ای برای تبلیغ توانایی نرم افزار و گستردگی آن عمل می کنند.
پدیده غالب انتقال حرارت در سیستمی مانند پرهی مبدل حرارتی یا توربولیتور داخل یک تیوب یا یک صفحه، رسانش گرمایی است. محاسبات CFD با استفاده از مشهای ریز امکان بررسی لایه مرزی را فراهم می آورد وبه مهندسان امکان می دهد با توجه به نتایج شبیه سازی، دیدگاه کاملی نسبت به پدیده داشته باشند. با توجه به قدرت تحلیل و ابتکار مهندسان، این آنالیزها ما را قادر می سازد نسبت به بهبود عملکرد کلی سیستم و بهینه سازی آن با توجه به محدودیتها و نیازمندی ها بپردازیم. برای مسئله انتقال حرارت رسانش، حل همزمان معادلات انتقال حرارت به منظور حل معادلات فوریه در داخل جسم جامد ضروری است. اگر جواب در دیوارهء سیال بدیهی باشد، راه حل کلی می تواند به آسانی محاسبه شود، در غیر این صورت نرم افزار اجزاء محدود FEM)) برای محاسبهء دما و نرخ انتقال حرارت مورد نیاز خواهد بود.
برای مسائل انتقال حرارتی که اختلاف حرارت نسبتا زیاد باشد، تابش یکی از مهمترین پدیده ها است که باید در شبیه سازی مد نظر قرار گیرد. این امر نیازمند شبیه سازی سطح به سطح با در نظر گرفتن جذب گاز برای گازهای خاکستری است. علاوه بر این، نرم افزار مورد استفاده برای مدل سازی باید کتابخانهء قابل اعتمادی از پاسخ طیفی مواد مختلف به منظور مدل سازی اثر گلخانه ای آنها داشته باشد.لابراتوار تخصصی شبیه سازی مهندسی سیملب
Engineering Simulation Laboratory-ESimLab
آنالیزانتقال حرارت تقریبا در تمامی آنالیز های مربوط به دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) دارای نقش و تاثیر می باشد.در این زمینه می توان به تاثیر معادلات مربوط به انتقال حرارت در آنالیز احتراق و جریان های چند فاز اشاره کرد. در CFD ، انتقال حرارت به سه روش انجام می شود:
رسانش، همرفت و تابشبه منظور بهینه سازی، صرفا داشتن اطلاعات در مورد تکنولوژی و دانش مربوطه کافی نیست، بلکه بالاترین سطح از دانش فنی به منظور بهینه سازی صنعتی مورد باید مورد استفاده قرار می گیرد تا قابلبت رقابت جهانی با کاهش هزینه های ساخت در اثر طراحی اولیه دقیق صورت گیرد.
صنایع مرتبط با آنالیز انتقال حرارت
فرآیندهایی مرتبط به انتقال حرارت در بسیاری از تجهیزاتی که توسط بخش های عمده ی صنعتی استفاده می شود، وجود دارند.تعدادی از تجهیزات روزمره که انتقال حرارت نقش عمده ای در آنجا ایفا می کند، به شرح زیر است:
- صنایع اتومبیل سازی: (تشعع، مدارهای خنک کننده، لامپ ها)
- هوافضا : (سیستم یخ زدایی، سیستم خنک کنده)
- صنایع شیمیایی: (سیستم های بازیابی گرما، مبدل های حرارتی)
- صنایع انرژی: (کوره ها و دیگ بخار، مبدل های حرارتی جریان متقاطع، صفحات خورشیدی)
پر واضح است که انتقال حرارت، شاخه ی بسیار مهمی از مهندسی امروز با تاریخچهی طولانی است. با افزایش تقاضا برای بهینه سازی کارایی، واحدهای تولید محصولات مرتبط با انتقال حرارت، نیازمند مشاوره برای بهبود عمکرد فرآیند های مرتبط به انتقال حرارت هستند. تجهیزات بسیار زیادی در طول سالهای اخیر برپایه انتقال حرارت توسعه یافته اند که در این امر باعث توسعهی تکنولوژی و روشهای شبیه سازی عددی برای مدلسازی این تجهیزات و بهینه سازی آنها با صرف زمان و انرژی بهینه شده است.
تیم مهندسی سیملب به عنوان شریک تجاری شما، آماده ارائه مشاوره مهندسی،بهینه سازی طرح های شما و انتقال دانش فنی و انجام پروژه های تحقیقاتی می باشد.