Altair simülasyon yazılımları, Tarım, İlaç, Madencilik ve Malzeme İşleme dahil olmak üzere çok çeşitli endüstrilerdeki birçok kullanım durumu için geçerli olan akıştaki partikülleri modellemek için çeşitli yollar sunar. Partiküllerin sayısına ve göreceli boyutuna, katı hacim oranına, partiküllerin birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğine ve kullanıcının partiküllerin hareketini nasıl izlemek istediğine bağlı olarak Altair AcuSolve (genel amaçlı akış ve termal analiz çözücüsü) ve Altair EDEM (dökme ve tanecikli malzeme simülasyonu) kısa sürede uygun ve yüksek doğrulukta çözümler sağlar.
Seçenekler
Altair AcuTrace
Kütlesiz parçacıkların veya kütleli parçacıkların sabit veya geçici bir akış alanı boyunca gelişimini hesaplayın. Parçacıklar, arayüz yüzeyleri, hareketli mesh bölgeleri veya referans çerçeve bölgeleri aracılığıyla izlenebilir. AcuTrace, AcuSolve ile sıralı veya birleşik bir şekilde çalıştırılabilir. Parçacıklar ve akışkan arasındaki ısı transferi hesaplanabilir. Parçacıklar duvarlarla çarpışabilir ve etki alanından çıkabilir, ancak parçacıklar birbirleriyle çarpışmaz. Parçacıkların dağılmasına, birleşmesine ve birikmesine izin verilmez. AcuTrace, AcuSolve’den ayrı bir çalıştırılabilir dosyadır ve birlikte çalıştırıldığında bir soket bağlantısı kurar.
Euler-Euler Çok Fazlı
Çok fazlı akışlar için en kapsamlı model olan Eulerian-Eulerian çok fazlı özelliği, diğer dağınık çok fazlı yöntemlerden daha fazla doğruluk ve hassasiyet sağlar. Bu özellik, kullanıcıların bir taşıyıcı akışkan içinde dağılmış parçacıkları modellemelerine olanak tanır. Parçacıklar toz veya toz zerrecikleri (katı), su damlacıkları (sıvı) veya kabarcıklar (gaz) olabilir. Parçacık fazlarının izlenmesi, dağılmış alanlar ve taşıyıcı faz arasındaki tam momentum değişimi ile modellenir. Kütle ve momentum her faz için korunur. Parçacıklar tek tek izlenmez, bunun yerine topluluk ortalamalı değerler bir Eulerian referans çerçevesi içinde modellenir. Akışkan parçacıkları sonunda sürekli bir ortam oluşturmak üzere birikebilir. Çok fazlı akışlar doğası gereği geçici olduğundan, çözücü geçici (transient) olarak çalıştırılır. Ancak, katı parçacık etkileşimi göz ardı edilir. Parçacık akışı için sınır koşulları, sabit veya zamanla değişen olabilir. Eulerian-Eulerian çok fazlı ile ısı transferi ve kaynamaya izin verilir.
Granüler Çok Fazlı
Eulerian-Eulerian çoklu faz özelliğinin bir uzantısı olarak, Granüler çok fazlı ayrıca katı fazların davranışını da hesaba katar. Katı parçacıkların hacim oranı yüksek olduğunda, kabaca %20-%60 aralığında, biriken katı ortamın katı basınç ve katı viskozite etkisi akışı doğru bir şekilde karakterize etmek için önemli hale gelir. Katı partikül hareketi ve yoğun paketlenmiş koşullardaki davranışları ile ilgili diğer parametreler de mevcuttur. Parçacıklar ayrı ayrı izlenmez, bunun yerine topluluk ortalamalı değerler Eulerian referans çerçevesi içinde modellenir. Çok fazlı akışlar doğası gereği geçici olduğundan çözücü geçici olarak çalıştırılır. Parçacık akışı için sınır koşulları, sabit veya zamanla değişen olabilir. Granüler çok fazlı ile ısı transferine izin verilir.
Altair AcuSolve / Altair EDEM Bağlantısı: Sıralı Kararlı
Baskın bir taşıyıcı akışında parçacık-parçacık etkileşimi ile ilgili daha fazla doğruluk gerektiğinde, AcuSolve ve EDEM ile Ardışık Kararlı (sequential steady) yaklaşım en uygun olanıdır. Bu süreçte, akış alanı AcuSolve ile kararlı bir duruma çözülür ve EDEM’e aktarılır. Parçacıklar, hidrodinamik kuvvetler nedeniyle taşıyıcı akışkanın varlığına tepki verirken, parçacık-parçacık ve parçacık-duvar etkileşimleri de desteklenir. Akışkandan katı partiküllere ısı transferine izin verilir ancak partikül sıcaklıkları akış alanında gerçekleşmez. Parçacık birikimi bu yaklaşımla akış alanını değiştirmeyecektir. Bu yaklaşım dağılmış partiküller için en uygun yaklaşım olduğundan, katı hacim oranı %5’ten az olmalıdır.
Altair AcuSolve / Altair EDEM Bağlantısı: Sıralı Geçici
Geçici bir taşıyıcı akışında parçacık-parçacık etkileşimi ile ilgili daha fazla doğruluk gerektiğinde, AcuSolve ve EDEM ile Sıralı Geçici (sequential transient) yaklaşım en uygun olanıdır. Bu süreçte AcuSolve akış alanını hesaplar ve EDEM parçacık hareketini tek yönlü ancak sıralı bir şekilde hesaplar. AcuSolve’den gelen akış alanı EDEM tarafında sürekli olarak güncellenir ve parçacıklar akış alanındaki değişikliklere tepki verir. Ancak, EDEM tarafındaki parçacıkların herhangi bir dağılımı veya birikimi AcuSolve’a geri iletilmez. Bu yaklaşım, model bileşeni hareketi gerektiğinde veya sınır koşulları zaman içinde değiştiğinde kullanışlıdır. Akışkandan katı parçacıklara ısı transferine izin verilir ancak parçacık sıcaklıkları akış alanında gerçekleşmez. Bu yaklaşım dağılmış partiküller için en uygun yaklaşım olduğundan, katı hacim oranı %5’ten az olmalıdır.
Altair AcuSolve / Altair EDEM Bağlantısı: Birleştirilmiş Geçici
Bir akış alanı içindeki parçacıkların maksimum fiziksel doğruluğu için Altair HyperWorks, AcuSolve/EDEM Coupled Transient yaklaşımını sunar. Bu süreçte AcuSolve akış alanını hesaplar ve EDEM parçacık hareketini sırayla hesaplarken bağlantı kuvvetleri iki çözücü arasında çift yönlü olarak paylaşılır. Parçacık birikimine izin verilir ve akış alanını değiştirebilir. Parçacıkların varlığı EDEM’den AcuSolve’e akıştaki bir hacim kesri temsili aracılığıyla iletilir. Parçacıklar birbirleriyle, sabit ve hareketli duvarlarla ve akış veya termal sınır koşullarındaki değişikliklerle etkileşime girer. Bu yaklaşım ile çift yönlü ısı transferi desteklenmektedir. Bu yaklaşım için yaygın bir kullanım örneği akışkan yatak durumudur.
Sadece Altair EDEM kullanımı
Parçacıkların hareketinin ve çevreleyen hava üzerindeki veya havadan gelen etkilerinin önemsiz olduğu çok çeşitli kullanım durumları vardır. Bu durumlar için Altair AcuSolve ile ortak simülasyona gerek yoktur. Ortak simülasyon olmadan EDEM, partiküllerin hareketini, birbirleriyle etkileşimlerini, sabit veya hareketli duvarlarla etkileşimlerini, sabit veya geçici sınır koşullarını, birikimi, ısı transferini ve partikül birleşmesini veya parçalanmasını simüle eder.
Özet
AcuSolve ile Akıştaki Parçacıkların Modellenmesi
Altair simülasyon yazılımlarıyla akış içindeki parçacıkların simülasyonu, yukarıda belirtilen birçok yöntemden biri kullanılarak hızlı ve doğru bir şekilde yapılabilir. Kullanıcılar öncelikle akışkan akışının parçacıkların hareketini ne ölçüde etkileyeceğini veya tam tersini belirlemelidir. Önemli bir etkileşim beklenmiyorsa EDEM eş simülasyon olmadan düşünülmelidir. Parçacık dağılımının yoğun olması bekleniyorsa veya yoğun parçacık birikimi kullanıcının fiziksel olarak yakalamak istediği bir şeyse, tek tek parçacıkların izlenmesi gerekip gerekmediğine bağlı olarak iki seçenek mevcuttur. Tek tek parçacıkları izlemek için AcuSolve/EDEM Birleştirilmiş Geçici kullanılmalı ve parçacık bulutunun topluluk ortalamasının uygun veya yeterli olması durumunda AcuSolve Granular Multiphase kullanılmalıdır. Partikül dağılımının seyreltik veya dağınık olduğu varsayılırsa kullanıcılar partikül-partikül etkileşiminin modellenmesinin gerekli olup olmadığına karar vermelidir. Parçacık-parçacık etkileşiminin hesaplanması beklenmiyorsa veya gerekli değilse, tek tek parçacıkların izlenmesi sorusu yanıtlanmalıdır. Tek tek partiküllerin izlenmesi önemliyse AcuTrace düşünülmelidir. AcuTrace sıralı olarak çalıştırılabilir veya AcuSolve ile birleştirilebilir. Parçacıkların tek tek izlenmesi mümkün değilse veya istenmiyorsa, AcuSolve’un Eulerian-Eulerian çok fazlı özelliği dikkate alınmalıdır. Tek tek partikül takibinin istendiği seyreltik akışlar için, kurulumun veya çözümün geçici yapısına bağlı olarak AcuSolve/EDEM Ardışık Kararlı veya Ardışık Geçici yaklaşımı en iyisi olacaktır. Birleştirilmiş simülasyonlar genellikle tekli çözücü çalıştırmalarından daha uzun simülasyon süreleri gerektirecektir, ancak eklenen hesaplamalar nihai çözüme daha fazla sadakat sağlar. Yukarıdakilere ilişkin bir karar şeması ve çeşitli özelliklerin özet tablosunu aşağıda bulabilirsiniz.