معرفی نرم افزار Ansys CFX
نرم افزار ANSYS CFX اصالتا یک نرم افزار انگلیسی است! همانطور که در قسمت معرفی نرم افزارهای حل میدان جریان گفته شد، سازمان انرژی اتمی بریتانیا نرم افزار آنالیز جریان FLOW-3D را در سال 1970 توسعه داد. این نرم‌افزار بر اساس روش تفاضل محدود بنا شده و روی سیستمهای DOS، WINDOWS 95,NT، UNIX و MAINFRAMES قابل اجرا بود. این نرم افزار صرفاً برای شبیه‌سازی مسائل هیدرولیکی تهیه شده و توانایی شبیه‌سازی سطوح آزاد، نواحی متخلخل با‌سازمان و بی‌سازمان، مسائل شیمیایی، انجماد، اجسام شناور و حرکت حبابها را داشت.
در دهه 1980 نرم افزار FLOW-3D به نرم افزار CFX تغییر نام یافت و تا سال 1996 توسعه پیدا کرد. در این سال شرکت AEA Technology از دل سازمان انرژی اتمی بریتانیا متولد شد که نرم افزار CFX یکی از مهمترین محصولات جانبی آن بود. کمپانی Ansys در ادامه جاه طلبی‌های خود نرم افزار CFX را از AEA در سال 2003 خریداری نمود و اولین گام جدی را در ورود به دنیای دینامیک سیالات محاسباتی با بهره مندی از نرم افزارهایی مثل CFX و ICEM CFD برداشت. این کمپانی با خرید Fluent Inc در سال 2006 به قدرت بلامنازع دینامیک سیالات محاسباتی و البته در کل دنیای محاسبات مهندسی تبدیل شد.
کلیات نرم افزار CFX
نرم افزار Ansys CFX یک نرم افزار جامع (General Purpose) در حوزه دینامیک سیالات محاسباتی می‌باشد. این نرم افزار از 4 ماژول اصلی زیر تشکیل شده است:
1- Turbo Grid: صرفا برای شبیه سازی جریان در ماشین‌های دوار (توربوماشین‌ها)
2- CFX-Pre: برای تعریف و تنظیم مفروضات و فیزیک مسئله (مدلسازی فیزیکی و ریاضی)
3- CFX-Solver Manager: برای نمایش، پایش و مدیریت فرآیند حل مسئله
4- CFX-Post: نمایش نتایج در فرمت‌های مختلف نمودار، کانتور، مقادیر عددی و …
حلگر اصلی مورد استفاده در CFX، چگالی مبنا است با اینحال به کوپلینگ سرعت-فشاری نیاز دارد که متعلق به حلگر فشار مبنا می‌باشد. از آنجائیکه حلگر CFX کاملا ضمنی (Fully Impilicit) است بدیهی است که این نرم افزار از نرخ همگرایی سریع‌تری نسبت به Fluent برخوردار بوده اما در عوض به حافظه بیشتری نیز نیاز داشته باشد. گرافیک زیباتر در کنار نمایش چشم نواز نتایج از جمله نقاط قوت CFX در رقابت با Fluent به شمار می‌رفت، هر چند در حال حاضر هر دو نرم افزار می‌توانند از Ansys Results (که در ابتدا توسط خود CFX توسعه یافته بود) در محیط Ansys Workbench استفاده کنند.
قابلیت‌های نرم افزار CFX
از آنجائیکه نرم افزار CFX یک نرم افزار جامع حل انواع رژیمهای سیال است می‌توانیم با خیال راحت جریانهای زیر را در آن شبیه سازی کنیم
– حل میدان جریانهای سه بعدی (جریانهای دو بعدی تحت شرایط خاص حل می‌شوند برای حل جریانهای دو بعدی لازمست در بعد سوم تنها یک ردیف شبکه زد و از شرط مرزی Symmetry برای دو طرف بعد سوم استفاده نمود)
– حل میدان جریانهای پایا و ناپایا (Steady-state or transient flows)
– حل میدان جریانهای تراکم ناپذیر و تراکم پذیر در تمامی رژیمهای سرعتی زیر صوتی، گذر صوتی، مافوق صوت و ماوراء صوت (low subsonic, transonic, supersonic, and hypersonic)
– حل میدان جریانهای آرام و آشفته (Inviscid, laminar, and turbulent flows)
– حل میدان جریان نیوتنی و غیر نیوتنی (Newtonian or non-Newtonian flows)
– حل میدان جریانهای گازهای ایده‌آل و حقیقی (Ideal or real gases)
– حل میدان جریانهای همراه با انتقال حرارت هدایت، جابجایی (آزاد، اجباری و ترکیبی)،
– انتقال حرارت همزمان بین سازه و سیال، انتقال حرارت تابشی و انتقال حرارت ترکیبی هدایت، جابجایی و تابشی
– حل میدان جریان همراه با ترکیب گونه‌های شیمیایی همراه یا بدون واکنش شیمایی
– حل میدان جریان سطح آزاد و جریانهای چندفازی
– حل میدان جریان همراه با فاز گسسته و رصد ذرات
– حل میدان جریان همراه با کاویتاسیون
– حل میدان جریان در نواحی متخلخل با نفوذ پذیری غیر ایزوتروپیک، مقاومت اینرسیایی،
– شبیه سازی انتقال حرارت هدایتی در بخش جامد ناحیه متخلخل
– اعمال شرط مرزی پرش فشار سطح متخلخل بجای مدلسازی نواحی متخلخل نازک.
– بهره گیری از مدلهای لامپد-پارامتر برای شبیه‌سازی مرزهای فن‌ها، پمپ‌ها، رادیاتورها و مبدل‌های حرارتی.
محمدرضا کلیچ