با پيشرفت روز افزون امكانات كامپيوتري و همچنين پيشرفت مدل سازي هاي عددي، امروزه دينامیک سيالات محاسباتی به صورت ابزار كارآمدي در اختيار محققين قرار گرفته است. دينامیک سيالات محاسباتی يك ابزار قوي در تحليل سيستم هاي شامل جريان سيال (گازها يا مايعات) بر پايه شبيه سازي كامپيوتري مي باشد. دينامیک سيالات محاسباتی یا CFD يك ابزار تحقيقاتي و طراحي و مكمل كارهاي تئوري و آزمايشگاهي است. همچنين CFD مي تواند به عنوان يك روش براي بررسي و شبيه سازي جريان به وسيله محاسبات با سعي و خطا در كامپيوتر توصيف شود. پيچيدگي معادلات حاكم بر مسأله، بالا بودن هزينه هاي مربوط به تجهيزات آزمايشگاهي و محدوديت استفاده از دستگاه هاي اندازه گيري در بسياري از كاربردهاي علمي، از جمله دلايلي هستند كه استفاده از روش هاي تحليلي و آزمايشگاهي را در مقايسه با روش هاي عددي محدود مي كند.
بررسی برخی از نرم افزارهای دينامیک سيالات محاسباتی
نرم افزار ANSYS
ANSYS يك نرم افزار براي حل مسائل گسترده عددي بر پايه روش اجزاء محدود مي باشد. اين نرم افزار قابليت مدل نمودن مسائل استاتيك و ديناميك سازه اي، انتقال حرارت و مسائل مربوط به سيالات را دارد. به علاوه ANSYS مي تواند مساله هاي آكوستيك و الكترو مغناطيس را در نظر بگيرد. اين نرم افزار در ابتدا براي تحليل مسائل سازه اي طراحي شده بود كه به مرور زمان تحليل مسائل دينامیک سيالات محاسباتی در دستور كار اين نرم افزار قرار گرفت.
نرم افزار Fluent
نرم افزار Fluent يكي از مهمترين و گسترده ترين نرم افزارهاي شبيه سازي جريان مي باشد كه كاربرد وسيعي در صنعت دارد. اين نرم افزار براي حل معادلات حاكم بر جريان سيال از روش احجام محدود استفاده مي كند. از خصوصيات اين نرم افزار مي توان به سرعت محاسبه بالا، نتايج صحيح، مش بندي منعطف در كاربردهاي صنعتي اشاره كرد. اين نرم افزار امكان تغيير شبكه به صورت كامل و تحليل جريان با شبكه هاي بي ساختار، براي هندسه هاي پيچيده را فراهم ميكند. نوع مش هاي قابل توليد و دريافت توسط اين گروه نرم افزاري، شامل شبكه هايي با المان هاي مثلثي و چهارضلعي (براي هندسه هاي دو بعدي)، چهار وجهي، شش وجهي و هرمي يا گوه اي (براي هندسه سه بعدي) مي باشد. همچنين Fluent به كاربر اجازه بهبود شبكه را مي دهد.
نرم افزار STAR-CD
از خصوصیات بارز STAR-CD می توان به درستی، سرعت بالا، كار آمدی و با صرفه بودن، براي تحليل مسائل ديناميك سيالاتي محاسباتي اشاره كرد. اين نرم افزار بر مبناي روش حجم محدود معادلات دينامیک سيالات محاسباتی را حل مي كند و از سيستم شبكه بندي بي ساختار براي تحليل دينامیک سيالات محاسباتی استفاده مي كند. اين نرم افزار براي جريان هاي پايا و گذرا، سيالات آرام نيوتني و غير نیوتني، جريانات تراكم پذير و تراكم ناپذير و … كاربرد دارد. همچنين در اين نرمافزار از مدل هاي جديدتر آشفتگي نظير LES و DES استفاده می شود.
نرم افزار Flow- 3D
يك مدل مناسب براي مسائل پيچيده سيالات مي باشد كه داراي بازه كاربرد وسيعي مي باشد. اين برنامه براي جريان هاي سه بعدي غير ماندگار، كه داراي سطح آزاد و هندسه پيچيده هستند ، كاربرد دارد. در اين نرم افزار از روش حجم محدود در شبكه بندي منظم مستطيلي استفاده مي شود. به لحاظ استفاده از روش حجم محدود در يك شبكه منظم ، شكل معادلات گسسته شده مورد استفاده ، نظير معادلات گسسته شده و روش تفاضل محدود مي باشند. همچنين اين نرم افزار از پنج مدل آشفتگی نظیر مدل های k-e و RNG استفاده می کند.
