جزوه درس دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)

درباره درس دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)

یکی از شاخه های بسیار پرکاربرد در مهندسی، دینامیک سیالات است که با حل معادلات بقای جرم، ممنتوم، انرژی و گونه های شیمیایی به تحلیل رفتار جریان، انتقال حرارت و انتقال جرم در سیالات می پردازد. نکته قابل توجه این است که در این شاخه از مهندسی، تحلیل رفتار انتقال حرارت در جامدات، در غیاب سیال نیز مورد بررسی قرار می گیرد.

حل معادلات مذکور به طور مستقیم در هندسه های بسیار ساده همراه با فرض های ساده کننده و به کمک روش های ریاضی، موضوع بحث درس ریاضیات مهندسی پیشرفته در دوره تحصیلات تکمیلی است، اما هندسه بسیاری از مسائل مهندسی، پیچیده بوده و استفاده از فرضیات ساده کننده ممکن نیست. در این شرایط حل عددی معادلات مطرح می شود. در رویکرد حل عددی ابتدا هندسه شبکه بندی شده و معادلات حاکم بر این شبکه، گسسته سازی می شوند. باید توجه داشت که یک روش یکسان برای حل معادلات در تمامی مسائل دینامیک سیالات موجود نیست و هر روش برای یک دسته از مسائل بوده و کمترین خطا را به دنبال خواهد داشت.

بنابراین، شناخت کامل معادلات حاکم، ترم های موجود در معادلات، روش های شبکه بندی و گسسته سازی معادلات، روش های حل عددی، شناسایی خطاهای موجود، روش های افزایش سرعت و دقت همگرایی حل، از اهمیت بالایی برخوردار است. از این رو، فراگیری موارد ذکر شده برای مهندسین مکانیک و شیمی که اغلب با این دست از مسائل روبرو هستند، حائز اهمیت بسیار است.

در این جزوه فرمول بندی های تفاضل محدود و حجم کنترلی آموزش داده می شود و تفاوت این دو نوع فرمول بندی بیان می گردد. در هر مورد ضمن آموزش روش استخراج معادلات و ترم های مختلف، تقریب ها و الگوریتم های حل نیز ارائه می شود.

مفید برای رشته های

• مهندسی مکانیک
• مهندسی شیمی