نرم افزار ANSYS CFXیکی از نرم افزارهای مهندسی پرکاربرد و چند منظوره و مورد استفاده در مقطع کارشناسی ارشد است که برای شبیه سازی داینامیک سیالات محاسباتی (CFD) در تمامی سطوح و پیچیدگی ها می باشد. بسیاری از دانشجویان و فارغ التحصیلان رشته مهندسی مکانیک، با استفاده از نرم افزار CFX ANSYS مقاله های علمی و پژوهشی، پایان نامه کارشناسی ارشد و پروژهای صنعتی را ارائه می دهند.
آشنایی با دانش سیالات
شناخت سیالات و آگاهی بر رفتار آن ها، تأثیر مستقیمی بر کیفیت زندگی انسان ها دارد. بسیاری از تجهیزاتی که امروزه مورد استفاده قرار میگیرند، مستقیماً یا غیر مستقیم با پدیده های سیالاتی در ارتباطند. جریان سیال خودروها، هواپیماها و کشتی ها، سیستم گردش خون، طراحی توربین ها، کمپرسورها و پمپ ها و ... از جمله مواردی هستند که دانش مکانیک سیالات در آن ها نقش اساسی ایفا می کند.
در پدیده های طبیعی، معادلات و قوانین تشریح کننده رفتار سیال مانند معادلات پیوستگی، مومنتوم، بقای انرژی و... به صورت جفت شده و بدون بهره گیری از رایانه ها، محاسبات و تحلیل آن پدیده ها، به امری بسیار پیچیده و گاهی غیر ممکن بدل می شود.
استفاده از روش های عددی راه حل مناسبی جهت آگاهی از رفتار پیچیده سیالات می باشد. در سالیان اخیر تکنیک داینامیک سیالات محاسباتی CFD، توانسته است که به بسیاری از نیازهای جوامع صنعتی و دانشگاهی در حوزه مدل سازی رفتار سیالات پاسخ دهد.
ویژگی های نرم افزار انسیس CFX
در میان نرم افزارهای متنوع در حوزه CFD، نرم افزار ANSYS CFX یکی از دیرینه ترین و توانمندترین نرم افزارها بوده که نسخه ابتدایی آن در سال 1996 منتشر شده است. جالب است بدانید که بخش های بسیاری از هواپیمای بوئینگ 787 با استفاده از نرم افزار انسیس شبیه سازی شده است. پس از آن با پیشرفت تکنولوژی برنامه نویسی، این نرم افزار توانست شبیه سازی هایی را نیز بر روی شبکه های بدون سازمان انجام دهد.
انسیس در واقع مجموعه ای از نرم افزارهای کاربردی در زمینه تحلیل پدیده ها، به ویژه مسائل مرتبط با سیالات و انتقال حرارت است. که با استفاده از آن ها می توان یک پدیده مکانیکی یا شیمیایی را مدل سازی کرد. همچنین می توان معادلات دیفرانسیل حاکم بر یک پدیده را به صورت عددی حل نمود.
نرم افزار CFX که اکنون جزو نرم افزارهای یکپارچه انسیس (Ansys) می باشد، با استفاده از روش حجم محدود و میانیابی المان محدود، با توانمندی بالا و کاربری آسان، بسیاری از شبیه سازی های پیچیده را انجام دهد.
اگر تا به اینجای مقاله را دنبال می کنید، پس حتماً با نرم افزارهای ایجاد اشکال مانند کتیا (Catia) یا SOLIDWORKSکار کرده اید. با استفاده از این نرم افزارها می توان اشکال هندسی سیستم های مختلف را در شرایط گوناگون ایجاد نمود. انسیس این قابلیت را دارد تا این هندسه های تولید شده را از این نرم افزارها گرفته و با اعمال شرایط فیزیکی سیال بر روی آن ها (خواص فیزیکی سیال و جامد و شرایط مرزی) پدیده مذکور را مدل سازی کند.
کلیاتی در مورد نرم افزار CFX
1. نرم افزار CFX به دلیل قابلیت ذخیره سازی مقادیر در نقاط شبکه و استفاده از روش حل کاپل، نسبت به نرم افزار فلوئنت (Fluent) به حافظه موقت بالاتری، جهت انجام مدل سازی نیازمند است. البته نرم افزار CFX هم گرایی مناسب تری را به دلیل استفاده از روش حل کاپل شبه گذرا، نسبت به نرم افزار فلوئنت خواهد داشت. همچنین نرم افزار CFXاز مدل های آشفتة بیشتر و گسترده تری برخوردار است.
2. نرم افزارCFX همانند سایر نرم افزارهای داینامیک سیالات محاسباتی، قابلیت ماکرونویسی دارد. که با استفاده از آن میتوان شرایط مرزی و اولیه مختلفی را در نرم افزار اعمال کرد.
3. امکان استخراج خروجی های گرافیکی تر و ویدیوهای شبیه سازی با کیفیت بالاتر، یکی دیگر از امکانات برجسته نرم افزار CFX می باشد.
4. قابلیت تحلیل مسائل چندفازی، اندرکنش سازه سیال FSI، مدل های جریان آشفته، توربوماشین، انتقال حرارت، بررسی جریان های لزج و غیر لزج، تحلیل های نانوسیال و ... از ویژگی های معروف این نرم افزار است.
5. سرعت ، دقت وکارآیی نرم افزار CFX در شبیه سازی مسائل مربوط به تجهیزات دوّار و توربوماشین ها (پمپ، کمپرسور، فن، توربین های گازی و هیرولیکی) در مقایسه با سایر نرم افزارهای مشابه مانند فلوئنت، بیشتر است.
6. با این حال، در مسائلی که دانش فیزیک خاصی نیاز ندارند، مانند مسائل حوزه واکنش و مرز داینامیک، نسبت به نرم افزار فلوئنت از قدرت کمتری برخوردار است.
7. به علت تجاری بودن نرم افزار انسیس، CFX و Fluent غالباً توسط متخصصان صنعتی مورد استفاده قرار میگیرند. در برخی اخبار مرتبط، خبرهایی مبنی بر ادغام دو نرم افزار CFX و Fluent شنیده شده که البته تاکنون به واقعیت نپیوسته است.
8. نرم افزار CFX به سه مرحله CFX-Pre، CFX-Solver و CFD-POST دسته بندی شده است. که به ترتیب، به منظور فراخوانی شبکه بندی و اعمال تنظیمات و شرایط حل، انجام فرآیند حل و استخراج نتایج حل (پس پردازش) مورد استفاده قرار میگیرند.
سخن آخر
به منظور فراگیری این نرم افزار می توانید از دوره ی آموزشی جامع و تخصصی نرم افزار ANSYS CFX به صورت آنلاین و حضوری در مرکز توسعه مهارت های مهندسی دانشکده مکانیک دانشگاه تهران، بهره مند شوید.