آموزش flow 3d ؛ یادگیری به روش حل یک مساله

مقدمه ای بر آموزش flow 3d

نرم افزار flow 3d شبیه ترین نرم افزار سازی و شبیه‌سازی به محیط نرم‌افزار matlab میباشد. همانگونه که در خصوص آموزش متلب نیز مطرح است، بهترین آموزش flow 3d و عمیق ترین یادگیری به صورت یادگیری به روش حل مسئله و با تکیه و بهره‌برداری از راهنما یا help نرم افزار flow 3d قابل حصول خواهد بود. همراه مهارت مهندسی باشید.

در عین حال متقاضی آموزش flow 3d  بایستی در خصوص پیش نیازهای دانش هیدرولیک و سیالات، مقدماتی را بداند. همچنین باید معادلات حاکم بر جریان سیالات را مسلط بوده و بررسی مدل های توربولانسی و آشفتگی را در سیالات بداند.

بهترین کاربری از نرم افزار و آموزش flow 3d  با تسلط نسبی بر دینامیک سیالات محاسباتی حاصل می شود. در خصوص محیط نرم افزار، ابتدا تک‌تک سربرگ های مختلف نرم افزار باید مورد دقت واقع شود. سپس کاربر با انواع مدل های فیزیکی در نرم افزار آشنا می گردد. کاربر از کتابخانه نرم افزار flow 3d سیالات و جامدات مورد استفاده در مدلسازی را انتخاب می نماید.

نحوه ترسیم اشکال مختلف هندسی در محیط نرم افزار flow 3d سرراست و آسان می باشد. اما الگوهای مش زنی در این محیط نقش موثر و مهمی دارد. مانند هر مسئله محاسبات عددی شرایط اولیه و مرزی در نرم‌افزار تعیین می گردد. همچنین تنظیمات مربوط به خروجی برای حصول تحلیل لازم ضروری است.

شروع آموزش flow 3d

کاربر برای استفاده از نرم افزار flow 3d می تواند در مختصات کارتزین یا مختصات استوانه ای نسبت به تعریف مدلسازی اقدام نماید. برای مدل سازی ابتدا مدل عددی کالیبره شده و سپس خواص فیزیکی و خواص سیال به عنوان پارامترهای تنظیم انتخاب می گردند . سپس مسئله هندسه و شبکه بندی اجرایی شده و شرایط مرزی و مقادیر اولیه تعیین می گردند.

در ادامه لازم است خروجی های مطلوب کاربر انتخاب شده و در انتها شبیه سازی اجرایی گردد. در تعریف کلیات مسئله، مواردی مانند زمان شبیه سازی، تعداد سیال، سیستم های اندازه گیری، میزان تراکم پذیری و تعداد پردازنده‌های درگیر مدل‌سازی انتخاب می گردد. این موارد در سربرگ general در نرم افزار flow 3d تنظیم و انتخاب می گردد.

سربرگ فیزیک در Flow 3D

سربرگ دیگری موسوم به گزینه فیزیک در نرم افزار flow 3d خواص فیزیکی را بیان می نماید. خواص فیزیکی مانند ویژگی های انتقال حرارت، آشفتگی ناشی از باد، ویسکوزیته، مباحث مرتبط با هوا، منابع سیال و ذرات معلق در سیال را پوشش می دهد. ادامه مدل سازی با تولید شکل و مش بندی مسئله طی می ‌گردد. کاربر می‌تواند تنوع قابل ملاحظه‌ای در خروجی های مختلف را در نرم افزار flow 3d انتخاب نماید.

پس از شروع شبیه سازی، پردازنده ها معادلات عددی دیفرانسیلی را حل نموده و نهایتا گراف هایی مانند پایداری و همینطور گام های زمانی خطا و نهایتاً حجم سیال و دینامیک حرکت سیال تولید می گردد.

سربرگ های اصلی نرم افزار flow 3d، غیر از پوشه، رفع نقص، ترجیحات، خواص فیزیکی، ویژگی های کاربردی، شبیه سازی، مواد و راهنما، در سربرگ های لایه دو ادامه پیدا میکند. در سربرگ های لایه ۲، ناوبری، تنظیم مدل، شبیه سازی، موارد عمومی، خواص فیزیکی سیالات، مش بندی، موارد عددی، تنظیم خروجی ها، تحلیل و نمایشگر، قابل انتخاب و تنظیم می باشند.

اساتید آموزش دهنده نرم افزار، جهت آموزش flow 3d، از طریق حل یک مثال آموزش لازم را منعکس می‌نمایند. برخی از مثال های معروف، شبیه سازی موج منظم در محیط دریا و یا شبیه سازی یک سرریز پلکانی، یک موج شکن متخلخل، یک سرریز مستطیلی به همراه آبشستگی در پایین دست، گوی های بتنی روی سطح شیبدار و مشابه آن می باشند.

آموزش flow 3d به روش حل یک مثال

در ادامه به عنوان نمونه ای برای آموزش flow 3d، شبیه سازی سرریز آب 20 درجه از سد با تاج با ارتفاع 20 سانتیمتر و عرض تاج 20 سانتیمتر مطابق شکل زیر ارائه می گردد.

شایان ذکر است محیط نرم افزار flow 3d، به خودی خود قابلیت تعریف هندسه دارد؛ اما کاربران می توانند و بهتر است از محیط های حرفه ای تر مانند solid work، Autocad، catia و … استفاده نموده و مدل هندسی را در نرم افزار flow 3d، فراخوانی نمایند. پس از آن که طراحی هندسی صورت پذیرفت، مطابق شکل زیر نتیجه به صورت سه بعدی نیز قابل رویت می باشد و پس از ذخیره سازی، قابلیت فراخوانی در نرم افزار flow 3d را خواهد داشت. در این مقطع لازم است یک شبیه سازی جدید تعریف و ذخیره گردد.

سپس مطابق شکل زیر، مدل هندسی را در نرم افزار flow 3d فراخوانی نموده و به ترتیب سربرگ های مهم، تنظیمات لازم را برای شروع شبیه سازی انجام می دهیم.

ادامه روند مدلسازی در Flow 3D

بعنوان مثال در سربرگ عمومی زمان شبیه‌سازی مثلاً ۱۵ ثانیه و یکاها را با سیستم si انتخاب می شود. سپس فیزیک حاکم بر مسئله را معین می کنیم؛ شتاب جاذبه ۹.۸ در راستای -z را حاکم نموده و سیال را ویسکوز فرض می نماییم. سیال را انتخاب و ویژگی های آن را؛ به عنوان مثال آب ۲۰ درجه با چگالی مشخص؛ معین می نماییم. در سربرگ هندسه، مدلسازی انجام شده را فراخوانی و نوع هندسه را مثلا صلب اعلام می کنیم.

شرایط مرزی مانند دبی و ارتفاع جریان آب را تعیین نموده و به سراغ مش بندی می رویم. یکی از مهمترین نکات در مش بندی، سایز سلول است که رزولوشن شبیه‌سازی را تعیین می نماید و نباید مقداری کم یا مقداری زیاد باشد. بلکه حسب نیاز با تعیین سایز سلول مناسب، کیفیت لازم برای شبیه سازی فراهم می شود. تغییرات جزئی در هندسه مسئله می‌تواند ایجاد شود؛ به عنوان مثال در انتهای سرریز، یک کامپوننت جدید کوچک اضافه شده است.

خروجی مدلسازی در Flow3D

خروجی های استاندارد مقادیر مهم برای هیدرولیک به عنوان دیفالت انتخاب شده و کاربر با انتخاب پارامتر مهم دیتا اینتروال، می توانند تعداد اسنپ شات های ذخیره سازی داده از شبیه‌سازی را معین نماید. تعداد بیشتر اسنپ شات یا کوتاه تر بودن دیتا اینتروال، سبب بهبود کیفیت شبیه سازی و نبود انقطاع در پویانمایی می باشد.

توصیه می گردد مقادیر پیش فرض در سربرگ محاسبات‌عددی حفظ گردد. در عین حال در خصوص شبیه سازی های پیچیده با پله های شبیه سازی زمانی زیاد، روش محاسبات عددی و پیش فرض های آن، قابل ویرایش است. نهایتاً مطابق شکل زیر شبیه‌سازی صورت پذیرفته است. پروسس شبیه سازی با نوار سبز رنگ نمایش داده می شود و زمان طی شده از شبیه سازی، نمایش داده شده است.

نتایج به صورت نمودار گراف و پویانمایی دوبعدی و سه بعدی قابل مشاهده می باشد.

شما میتوانید با تهیه دوره آموزش Flow 3D مهارت مهندسی تمامی قسمت های این برنامه را بصورت تخصصی آموزش ببینید.

همچنین جهت تهیه پکیج آموزش نرم افزار GMS روی لینک کلیک کنید.