Iran-COMSOL.ir

ایران - کامسول

مرجع تخصصی شبیه‌سازی چندفیزیکی با نرم‌افزار COMSOL در ایران

کامسول

🔬 شبیه‌سازی جریان دوفازی با مدل توسعه‌یافته RPI و 📊 جداول ترمودینامیکی

🌡️ جوشش هسته‌ای زیرسرد زمانی رخ می‌دهد که یک سیال مایع با سطحی تماس پیدا کند که دمای آن بالاتر از دمای اشباع سیال باشد، اما شار حرارتی اعمال‌شده هنوز به مقدار بحرانی نرسیده باشد. در این حالت، تبخیر موضعی در نزدیکی سطح گرم باعث تشکیل حباب‌هایی می‌شود که نقش کلیدی در افزایش راندمان انتقال حرارت دارند.

🧪 در این مطالعه، به‌منظور شبیه‌سازی دقیق این رژیم حرارتی، از ترکیب دو رویکرد استفاده شده است:

- ✅ مدل مخلوط (Mixture Model): برای تحلیل رفتار هم‌زمان فاز مایع و بخار
- 🔧 مدل RPI ارتقاء یافته: برای مدل‌سازی دقیق فرآیندهای تشکیل، رشد و جداشدن حباب‌ها در سطح گرم

📈 همچنین، بهره‌گیری از جداول ترمودینامیکی معتبر در حل عددی، موجب افزایش دقت در محاسبه خواص سیال مانند چگالی، ویسکوزیته و ضریب انتقال حرارت شده است.

🎯 هدف اصلی این مدل، ارائه چارچوبی دقیق و قابل اعتماد برای تحلیل انتقال حرارت در شرایط جوشش زیرسرد است؛ شرایطی که در بسیاری از کاربردهای صنعتی مانند خنک‌سازی تجهیزات الکترونیکی، راکتورهای هسته‌ای و مبدل‌های حرارتی اهمیت حیاتی دارد.

1- مروری بر دینامیک جریان دوفازی و ویژگی‌های جریان در حالت مادون‌سرد (رایگان)

در این بخش با اصول و رفتار جریان‌های دوفازی آشنا خواهید شد و نحوه شکل‌گیری جریان مادون‌سرد را به‌صورت دقیق فرا می‌گیرید؛ این مفاهیم پایه، ابزارهای ضروری برای تحلیل عملکرد تجهیزات حرارتی، مبدل‌ها و سیستم‌های انتقال انرژی در صنایع مختلف را در اختیار شما قرار می‌دهند.

2- معادلات حاکم بر سیستم و شیوه‌های مدل‌سازی آن

در مدل مخلوط، معادلات حاکم بر سیستم شامل روابط پیوستگی، مومنتوم و انرژی برای یک فاز مؤثر مشترک است که برهم‌کنش فازها از طریق کسر حجمی و مدل‌های سرعت نسبی توصیف می‌شود. در این رویکرد، پدیده‌هایی مانند رشد و جداشدن حباب، کسری سطح فعال و سرمایش دیواره به‌صورت ترم‌های منبع در معادلات حاکم لحاظ شده و رفتار جوشش به‌طور واقع‌گرایانه شبیه‌سازی می‌گردد.

3- مدل RPI ارتقاء یافته

مدل ارتقاء‌یافته RPI نسخه پیشرفته‌ای از مدل جوشش RPI است که با بهبود محاسبه اندازه و تعداد حباب‌ها، کسری سطح فعال جوشش و مدل سرمایش دیواره، دقت پیش‌بینی انتقال حرارت جوشش هسته‌ای را افزایش می‌دهد. این مدل در کدهای CFD و ترموهیدرولیکی برای شبیه‌سازی دقیق‌تر شرایط واقعی، از فشار پایین تا نزدیک فشار بحرانی، به کار می‌رود. 

4- شیوه بهره‌گیری از خواص ترمودینامیکی و فایل آماده مربوطه

خواص ترمودینامیکی، داده‌های ضروری برای شبیه‌سازی دقیق فرآیندهای حرارتی و سیالاتی هستند و استفاده از فایل‌های آماده آن، دقت محاسبات و سرعت آماده‌سازی مدل را به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهد. در فشارهای بالا، خواص پیش‌فرض COMSOL کافی نیستند و برای بازنمایی دقیق رفتار سیال، باید از خواص ترمودینامیکی وابسته به فشار استفاده کرد. 

5- راهنمای جامع ساخت فایل COMSOL شامل خواص ترمودینامیکی

این آموزش نحوه ایجاد فایل COMSOL را با تعریف دقیق خواص ترمودینامیکی به‌صورت مرحله‌به‌مرحله نشان می‌دهد. با استفاده از این فایل، می‌توان شبیه‌سازی‌های حرارتی و سیالاتی را با دقت بالا و سازگاری کامل با شرایط واقعی انجام داد. 

کامسول