دینامیک سیالات محاسباتی شاخه ای از مکانیک سیالات است که با استفاده از تجزیه و تحلیل عددی و الگوریتم به تجزیه و تحلیل و حل مشکلات جریان سیال می پردازد که در این میان رایانه ها برای انجام محاسبات حاصل از شبیه سازی تداخل مایعات و گازها با سطوح از پیش تعریف شده استفاده می شوند. Next Limit xFlow نرم افزاری به منظور تجزیه و تحلیل دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) است که با استفاده از فناوری شبکه بولتزمن و طراحی خاص برای شرکت هایی که نیاز به بازخورد دقیق در شبیه سازی جریان، آیرودینامیک گذرا، مدیریت آب و تعامل ساختار مایع دارند، تبدیل به یکی از قوی ترین و محبوب ترین نرم افزارهای این شاخه شده است. از جمله کاربرد های این نرم افزار در صنایعی مانند خودروسازی، هوانوردی، صنایع دریایی، عمران، انرژی و ساخت توربین ها است. با استفاده از معادله بولتزمن که توصیف گر رفتار گاز در مقیاس مزوسکوپی است برنامه قادر به تکثیر محدودیت هیدرودینامیکی بوده و همچنین با بهره گیری از الگوریتم جنبشی مبتنی بر ذرات برای پردازش بسیار سریع با سخت افزار در دسترس طراحی شده است.

طراحی مش بندی در این نرم افزار بسیار ساده است چرا که کاربر می تواند تنها سطحی از جزئیات را وارد کند تا برنامه به صورت هوشمند اقدام به تکمیل مش کند. این نرم افزار از دو مدل سیستم نمایش و پردازش شامل پیش پردازش و پس پردازش بهره می برد و قابلیت برقراری ارتباط با سایر محیط ها شامل STEP ،IGES ،STL ،MSC.ADAMS ،MSC.NASTRAN ،Paraview و Ensight Gold را نیز دارد.

همان طور که می دانید تمامی نرم افزارهای تجاری موجود در بازار در زمینه CFD، بر مبنای حل معادلات ناویر استوکس با روش های مختلف المان محدود، حجم حدود، اختلاف محدود و یا ادغامی از این ها می باشند. برای حل مسئله با روش های فوق معمولا روندی طولانی وجود دارد که علاوه بر صرف وقت، نیازمند امکانات سخت افزاری پیشرفته نیز می باشند. از حدود 20 سال پیش که برای اولین بار از روش های آماری بر اساس معادله انتقال بولتزمن برای حل مسائل مکانیک سیالات مورد استفاده قرار گرفت، توانسته اند به خوبی قابلیت های خود را نشان دهند و با پیشرفت ها و قابلیت های بالایی که داشته اند به مرور در حال جایگزینی با روش های رایج CFD هستند و بدون شک آینده متعلق به این روش های آماری است. نرم افزارهای بسیاری در دهه اخیر بر مبنای روش شبکه بولتزمن (lattice Boltzmann equation) توسعه یافته اند که بدون شک یکی از بهترین های آن ها نرم افزار XFlow می باشد. برای تحلیل یک مسئله سیالاتی در این نرم افزار نیاز به تولید شبکه محاسباتی (Mesh Generation) نمی باشد و در زمره نرم افزارهای Mesh Less قرار می گیرد و از طرفی بر خلاف نرم افزارهای موجود CFD، این برنامه کاملا از روش های لاگرانژی بهره می برد.

 گوشه ای از قابلیت ها و توانایی های نرم افزار XFlow عبارتند از:

• تجزیه و تحلیل حرارتی
• روند مش بندی هوشمند
• دو مدل سیستم پردازش شامل پیش پردازش و پس پردازش
• جریان در توده متخلخل
• نمایش به صورت 2D و 3D
• جریان غیر نیوتنی
• انتقال حرارت مزدوج
• شرایط مرزی پیچیده از جمله مدل های وزش باد
• برقراری ارتباط با سایر نرم افزار ها شامل STEP ،IGES ،STL ،MSC.ADAMS ،MSC.NASTRAN ،Paraview و Ensight Gold
• سهولت در استفاده ار آن
• عدم نیاز به تولید شبکه
• سرعت محاسبات بالا
• قابلیت بالا در پردازش نتایج

از معایب نرم افزار XFlow می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• دقت پایین تر نسبت به نرم افزارهایی نظیر FLUENT, CFX
• فقط قابلیت تحلیل مسائل گذرا را دارد
• قابلیت اجرا فقط بر روی ویندوزهای 64 بیتی

 در شکل زیر قابلیت های این نرم افزار در کوپل شدن با سایر نرم افزارها را نشان می دهد:

کتاب آموزش نرم افزار XFlow، مشتمل بر 9 فصل، 95 صفحه، با فرمت PDF، به زبان انگلیسی، همراه با تصاویر به ترتیب زیر گردآوری شده است:

Chapter 1: Flow around a cylinder

• Step 1: Create geometry
• Step 2: Problem setup
• Step 3: Run
• Step 4: Post-process
• Refine the resolution
• Moving cylinder - forced motion
• Moving cylinder - constrained motion

Chapter 2: Vehicle aerodynamics

• Step 1: Import geometry
• Step 2: Problem setup
• Step 3: Run
• Step 4: Post-process

Chapter 3: Advanced post processing

• Advanced Post processing

Chapter 4: Dam break

• Step 1: Problem setup
• Step 2: Post-process

Chapter 5: Breaking waves

• Step 1: Problem setup
• Step 2: Post-process
• Porous region

Chapter 6: Ball check valve

• Step 1: Problem setup, no damping
• Step 2: Post-processing
• Step 3: Under-damping case
• Step 4: Critical damping case
• Step 5: Over-damping case

Chapter 7: Wind turbine

• Step 1: Geometry healing
• Step 2: Problem setup
• Step 3: Post-processing
• Constrained behaviour

Chapter 8: Heat transfer

• Step 1: Problem setup
• Step 2: Post-process

Chapter 9: Radiation

• Step 1: Problem setup
• Step 2: Post-process

** توجه: لازم به ذکر است که علاوه بر فایل کتاب آموزش نرم افزار XFlow بالا، لینک نرم افزار Next Limit xFlow v2015.96.01 x64  نیز جهت دانلود قرار داده شده است.

جهت دانلود نرم افزار XFlow به انضمام کتاب آموزش شبیه سازی و آنالیز دینامیک سیالات محاسباتی XFlow، بر لینک زیر کلیک نمایید:

دانلود نرم افزار و کتاب آموزش شبیه سازی و آنالیز دینامیک سیالات محاسباتی XFlow