نرم افزار Fluent یكی از نرم افزارهای صنعتی مشهور می باشد كه دارای قابلیت های فراوانی است. این نرم افزار قابلیت مدلسازی جریانهای دو و سه بعدی را داراست. برای استفاده از این نرم افزار ابتدا توسط یك نرم افزار كمكی مانند Gambit یا Mechanical Desktop هندسه جریان مشخص می گردد و عمل مش بندی نیز صورت می گیرد. نرم افزار Fluent از خروجی نرم افزار Gambit استفاده مینماید.
این نرم افزار قابلیت انجام محاسبات با دقت معمولی و دقت مضاعف را دارد و به عنوان یك اختیار ،كاربر می تواند هر كدام را انتخاب نماید.
این نرم افزار بر پایه روش حجم محدود كه یك روش بسیار قوی و مناسب در روش های دینامیک سیالات محاسباتی میباشد ، بنا شده است. قابلیتهای فراوانی نظیر مدلسازی جریانهای دائم و غیر دائم ، جریان لزج و غیر لزج ، احتراق ، جریان مغشوش ، حركت ذرات جامد و قطرات مایع در یك فاز پیوسته و ده ها قابلیت دیگر Fluent را تبدیل به یك نرم افزار بسیار قوی و مشهور نموده است.آزمایشات عملی و محاسبات تئوری ، دو روش اصلی و مشخص برای پیش بینی میزان انتقال حرارت وچگونگی جریان سیال در کاربردهای مختلف صنعتی و تحقیقاتی می باشند. 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. مهمترین امتیاز محاسبات تئوری در مقایسه با آزمایشهای تجربی، هزینه کم آن است. گرچه در بسیاری موارد ترجیح داده می شود با استفاده از روشهای محاسباتی، آنالیز جریان و انتقال حرارت صورت گیرد ولی تایید تحلیلهای عددی نیاز به مقایسه با نتایج آزمایشگاهی و یا نتایج تایید شده دیگری دارد. در میان محققین، انجام پژوهشهای تجربی ارزش بسیاری دارد و اگر بتوان آزمایش مطلوبی انجام داد ، تحلیلهای زیادی را بر محور آنها می توان گسترش داد و اطلاعات فراوانی بدست آورد. در هر صورت با دسترسی به دستگاههای محاسبه گر و رایانه های قوی , امروزه در بسیاری از موارد آنالیز دینامیک سیالات و انتقال حرارت با روشهای عددی انجام میپذیرد. هرچه پدیده مورد بررسی پیچیدگی بیشتری داشته باشد, روشهای عددی اهمیت بیشتری پیدا می کنند.
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، 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 را فراهم میسازد. نوع شبکه های قابل تولید و دریافت توسط این گروه نرم افزاری شامل شبکه هایی با المانهای مثلثی و چهار ضلعی (برای هندسه های دو بعدی ) و چهار وجهی ، شش وجهی ، هرمی یا گوه ای(برای هندسه های سه بعدی) می باشد.
همچنین Fluent به کاربر اجازه دستکاری شبکه(مثلا ریزکردن یا 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. این قابلیتها مدت زمانی را که برای تولید یک شبکه خوب مورد نیاز است را در مقایسه با حل در شبکه های با سازمان به صورت قابل ملاحظه ای کاهش میدهد.
این نرم افزار با زبان برنامه نویسی C نوشته شده است و از تمامی توان و قابلیت انعطاف این زبان بهره میبرد. نتیجتا این نرم افزار با استفاده از حافظه دینامیک ، ساختار مناسب داده ها و اطلاعات و کنترل انعطاف پذیر ، محاسبات را ممکن می سازد.
در نهایت برای مدلسازی مسائل خاص می‌توان از UDS، UDF و UDM استفاده نمود
این نرم افزار قابلیت انجام محاسبات با دقت معمولی و دقت مضاعف را دارد و به عنوان یك اختیار ،كاربر می تواند هر كدام را انتخاب نماید.
این نرم افزار بر پایه روش حجم محدود كه یك روش بسیار قوی و مناسب در روش های دینامیک سیالات محاسباتی میباشد ، بنا شده است. قابلیتهای فراوانی نظیر مدلسازی جریانهای دائم و غیر دائم ، جریان لزج و غیر لزج ، احتراق ، جریان مغشوش ، حركت ذرات جامد و قطرات مایع در یك فاز پیوسته و ده ها قابلیت دیگر Fluent را تبدیل به یك نرم افزار بسیار قوی و مشهور نموده است.آزمایشات عملی و محاسبات تئوری ، دو روش اصلی و مشخص برای پیش بینی میزان انتقال حرارت وچگونگی جریان سیال در کاربردهای مختلف صنعتی و تحقیقاتی می باشند. 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. مهمترین امتیاز محاسبات تئوری در مقایسه با آزمایشهای تجربی، هزینه کم آن است. گرچه در بسیاری موارد ترجیح داده می شود با استفاده از روشهای محاسباتی، آنالیز جریان و انتقال حرارت صورت گیرد ولی تایید تحلیلهای عددی نیاز به مقایسه با نتایج آزمایشگاهی و یا نتایج تایید شده دیگری دارد. در میان محققین، انجام پژوهشهای تجربی ارزش بسیاری دارد و اگر بتوان آزمایش مطلوبی انجام داد ، تحلیلهای زیادی را بر محور آنها می توان گسترش داد و اطلاعات فراوانی بدست آورد. در هر صورت با دسترسی به دستگاههای محاسبه گر و رایانه های قوی , امروزه در بسیاری از موارد آنالیز دینامیک سیالات و انتقال حرارت با روشهای عددی انجام میپذیرد. هرچه پدیده مورد بررسی پیچیدگی بیشتری داشته باشد, روشهای عددی اهمیت بیشتری پیدا می کنند.
علاوه بر سرعت بیشتر محاسبات عددی , می توان با این روشها اطلاعات کامل با جزئیات بیشتر, از قبیل تغییرات سرعت , فشار , درجه حرارت و غیره را در سراسر حوزه مورد نظر به دست آورد. در مقابل, اغلب اوقات شبیه سازی آزمایشگاهی جهت بدست آوردن این گونه اطلاعات مشکل و مستلزم صرف زمان زیاد بوده و در بعضی شرایط غیر ممکن است. در اکثر مسایل مربوط به مکانیک سیالات , به دلیل پیچیدگی معادلات مربوطه ، استفاده از حل تحلیلی امکان پذیر نمی باشد. در این تحقیق نیز به کمک نرم افزار و با استفاده از مدلسازی، به بررسی یک پدیده فیزیکی اقدام کرده ایم. جهت انجام این تحقیق نیاز است تا معادلات دیفرانسیل پاره ایی را حل کنیم که این عمل تنها با استفاده از روشهای عددی امکان پذیر است. حل عددی این معادلات از طریق دانش مکانیک سیالات محاسباتی صورت می گیرد. در این تحقیق حل این معادلات به کمک نرم افزار Fluent ، انجام می شود که در ادامه به شرح قسمتی از کارایی های این نرم افزار می پردازیم.
فلوئنت یک نرم افزار کامپیوتری چند منظوره برای مدلسازی جریان سیال، انتقال حرارت و واکنش شیمیایی در هندسه 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 می باشد.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، 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 را فراهم میسازد. نوع شبکه های قابل تولید و دریافت توسط این گروه نرم افزاری شامل شبکه هایی با المانهای مثلثی و چهار ضلعی (برای هندسه های دو بعدی ) و چهار وجهی ، شش وجهی ، هرمی یا گوه ای(برای هندسه های سه بعدی) می باشد.
همچنین Fluent به کاربر اجازه دستکاری شبکه(مثلا ریزکردن یا 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. این قابلیتها مدت زمانی را که برای تولید یک شبکه خوب مورد نیاز است را در مقایسه با حل در شبکه های با سازمان به صورت قابل ملاحظه ای کاهش میدهد.
این نرم افزار با زبان برنامه نویسی C نوشته شده است و از تمامی توان و قابلیت انعطاف این زبان بهره میبرد. نتیجتا این نرم افزار با استفاده از حافظه دینامیک ، ساختار مناسب داده ها و اطلاعات و کنترل انعطاف پذیر ، محاسبات را ممکن می 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. تعدادی از این توابع و ماکروها در زیر آمده است:
DEFINE_SOURCE, DEFINE_ADJUST, DEFINE_PROFILE, DEFINE_PROPERTY,....
Domain *d, Thread *t, cell_t, face_t, begin_c_loop(c,t), C_T, C_U,....
