روش k-ε در ANSYS Fluent – مدل‌سازی آشفتگی در CFD
مقدمه
مدل‌سازی آشفتگی یکی از مهم‌ترین چالش‌ها در دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) است. روش k-ε (کی-اپسیلون) یکی از پرکاربردترین مدل‌های آشفتگی در ANSYS Fluent محسوب می‌شود که برای شبیه‌سازی جریان‌های متلاطم در کاربردهای صنعتی و آکادمیک مورد استفاده قرار می‌گیرد.
روش k-ε چیست؟
مدل k-ε یک روش مبتنی بر معادلات میانگین‌گیری شده ناویر-استوکس (RANS) است که دو معادله را برای پیش‌بینی آشفتگی در نظر می‌گیرد:
- انرژی جنبشی آشفتگی (k): میزان انرژی آشفتگی در سیال را تعیین می‌کند.
- نرخ اتلاف انرژی آشفتگی (ε): مشخص می‌کند که انرژی آشفتگی با چه سرعتی از بین می‌رود.
این مدل بر این فرض استوار است که تغییرات کوچک در مقیاس‌های مختلف می‌توانند به کمک این دو معادله توصیف شوند.
انواع مدل‌های k-ε در Fluent
در ANSYS Fluent سه نسخه مختلف از مدل k-ε موجود است:
1. Standard k-ε
✅ مناسب برای جریان‌های کاملاً توسعه‌یافته✅ استفاده در کاربردهای مهندسی عمومی و صنعتی✅ دقت کم‌تر در شبیه‌سازی جریان‌های با تغییرات شدید
2. RNG k-ε
✅ دارای تعدیل‌شده تصادفی (Renormalization Group) برای بهبود دقت ✅ عملکرد بهتر در جریان‌های چرخشی و جت‌ها✅ مناسب برای جریان‌های دارای جدایش
3. Realizable k-ε
✅ بهبود دقت در شبیه‌سازی جریان‌های پیچیده✅ دقت بیشتر نسبت به مدل‌های استاندارد ✅ مناسب برای شبیه‌سازی جریان‌های با تغییرات زیاد در انحنا و فشار
کاربردهای مدل k-ε
🔹 شبیه‌سازی جریان‌های صنعتی مانند توربوماشین‌ها و مبدل‌های حرارتی 🔹 مدل‌سازی جریان‌های هوا در تهویه مطبوع و طراحی تونل‌های باد 🔹 تحلیل جریان‌های آشفته در مهندسی احتراق مانند موتورهای جت و مشعل‌های صنعتی 🔹 پیش‌بینی جریان‌های محیطی مانند آلودگی هوا و جریان‌های جوی
نحوه استفاده از مدل k-ε در Fluent
1️⃣ انتخاب مدل آشفتگی در بخش تنظیمات CFD در Fluent 2️⃣ تنظیم مقادیر اولیه k و ε بر اساس جریان ورودی 3️⃣ مشخص کردن شرایط مرزی (مانند دیواره‌ها و ورودی-خروجی‌های جریان) 4️⃣ انجام شبیه‌سازی و بررسی نتایج با ابزارهای تحلیلی Fluent
نتیجه‌گیری
مدل k-ε یکی از کاربردی‌ترین و پرکاربردترین مدل‌های آشفتگی در ANSYS Fluent است که برای طیف وسیعی از مسائل مهندسی مورد استفاده قرار می‌گیرد. انتخاب نسخه مناسب این مدل تأثیر قابل توجهی بر دقت و صحت نتایج CFD خواهد داشت. اگر به یادگیری بیشتر در این زمینه علاقه‌مند هستید، می‌توانید در کلاس‌های تدریس خصوصی فلوئنت شرکت کنید.
📌 برای مشاوره و ثبت‌نام، با ما تماس بگیرید:📞 09385748099 (تماس، واتساپ، تلگرام) 📩 mechsavalan@gmail.com
دیدگاه خود را بنویسید