شبیه سازی آموزشی انتقال حرارت هدایتی جابه جایی و تشعشع کوره گازی نورد فولاد با فلوئنت

توضیحات

شبیه سازی انتقال حرارت هدایتی جابه جایی و تشعشع کوره گازی نورد فولاد با فلوئنت

در این تحقیق شبیه سازی سیالاتی و حرارتی کوره نورد گرم فولاد انجام می شود. هدف این تحقیق استفاده از نرم افزار فلوئنت به منظور شبیه سازی فرایند احتراق، تعیین میزان پرت حرارتی از سیستم، استخراج نتایج مربوطه و تحلیل خروجی های نرم افزار می باشد.

در این تحقیق از مدل احتراق Non – premixed استفاده شده است. در این مدل سوخت و هوا از مسیر های مجزا وارد محفظه احتراق می شوند. این مدل در نقطه مقابل مدل Premixed قرار دارد که در آن واکنشگر ها در مقياس ملکولی قبل از ورود به محفظه احتراق با هم ترکیب می شوند. احتراق به عنوان یک فرایند ترکیب شدن سوخت و اکسید کننده ساده می شود و سختی های نرخ واکنش متوسط غیر خطی صرف نظر می شود. زمانی که ترکیب شدن اتفاق می افتد واکنش ها به صورت یک تعادل شیمیایی با استفاده از روابط تعادل در حالت نزدیک به تعادل با استفاده از Flamelet model در حالت پایا یا غیر پایا مدل می شود.

در این مدل معادلات برای اجزا منفرد واکنشگر ها حل نمی شوند در عوض غلظت هر یک از اجزا با استفاده از اطلاعات پیش بینی شده می کسر مولی اجزا در مخلوط تعیین می شوند. همچنین این مدل برای شبیه سازی احتراق توربولنت با مکانیزم انتقال جرم نفوذ برای واکنش های بسیار سریع توسعه یافته است. از مزایای این مدل پیش بینی دقیق رفتار شعله با صرف هزینه محاسباتی بسیار کم می باشد زیرا که در این روش نیاز به محاسبه ی معادلات انتقال جرم برای هر یک از اجزا به صورت تک تک وجود ندارد.

شبیه سازی محفظه داخلی کوره نورد گرم فولاد

کوره های نورد گرم به منظور حرارت دهی شمش های فولادی و شکل دهی مناسب به آن های مورد استفاده قرار می گیرند. این تجهیز شامل محفظه ی بزرگی است که توسط تعدادی مشعل گرم شده و شمش های فولادی را به دمای مورد نظر می رساند.

به منظور انجام شبیه سازی عددی از مجموعه نرم افزار های گمبیت ۲.۴۶ برای تولید هندسه و شبکه و نرم افزار تجاری فلوئنت ۱۷ . ۲ برای حل عددی به روش المان محدود استفاده شده است. هندسه تولید شده توسط گمبیت برای کوره نورد گرم در شکل زیر آورده شده است.

شبیه سازی به صورت دو بعدی است و در مجموع از ۲۴۸۴۴۳ سلول جهت انجام محاسبات عددی استفاده شده است.

به علت نیاز به باز و بسته شدن دریچه های کوچک کوره در فواصل زمانی معین شبیه سازی در سه بازه زمانی صورت گرفته است. ۲ دقیه اول دریچه های کوچک بسته می باشند سپس این دریچه های به مدت ۳۰ ثانیه با می شوند و در نهایت به مدت ۲ دقیقه ی دیگر بسته می گردند. از این رو کل فرایند در ۴ دقیقه و ۳۰ ثانیه شبیه سازی شده است.

به منظور شبیه سازی این فرایند در نرم افزار فلوئنت مراحل زیر طی شده است:

فعال سازی معادلات مربوط به انرژی به منظور شبیه سازی تغییرات دمایی

• فعال سازی مدل توربولانسی -k به منظور توصیف رفتار توربولانسی گازهای حاصل از احتراق

• فعال کردن معادلات مربوط به احتراق در حالت Non- premixed به منظور شبیه سازی اکسیداسیون سوخت گازی (متان) با هوا. از حالت احتراق غير آدیاباتیک برای تعریف PDF احتراق استفاده شده است.

• تعیین هوا به عنوان یک گاز ایده آل از فسمت Material • تعیین شرایط مرزی

• تنظيم Under relaxation factors در مقادیر مناسب

• Initialize کردن شبیه سازی با استفاده از مشخصات تمامی نواحی All zone

• شبیه سازی در ۲۴۷۳۴ مرحله سعی و خطا به همگرایی رسید.

شبیه سازی انتقال حرارت هدایتی جابه جایی و تشعشع کوره گازی نورد فولاد با فلوئنت توسط کارشناسان گروه ۱.۲.۳ پروژه پیاده سازی گردیده و به تعداد محدودی قابل فروش می باشد.فایلهای پروژه به صورت کامل پس از خرید فایل بلافاصله در اختیار شما قرار خواهد گرفت.