نحوه اعمال شرط پریودیک در نرمافزار گمبیت (GAMBIT)
در فرآیند ترسیم هندسههای متفاوت و مشبندی در گمبیت، یکی از شرایط مرزی پرکاربرد در تحلیلهای CFD، شرط پریودیک (Periodic Boundary Condition) است. این شرط زمانی استفاده میشود که هندسه یا جریان دارای تکرار منظم در یک یا چند جهت باشد.
در این محتوا، نحوه اعمال شرط پریودیک در نرمافزار گمبیت بهصورت مفهومی و مرحلهبهمرحله توضیح داده میشود.
شرط پریودیک چیست و چه کاربردی دارد؟
شرط پریودیک بیان میکند که مشخصات جریان در یک سطح، تکرار مشخصات جریان در سطح مقابل آن است. به بیان ساده، خروجی یک مرز دقیقاً ورودی مرز متناظر خود محسوب میشود.
کاربردهای رایج شرط پریودیک شامل:
- کانالهای با هندسه تکرارشونده
- پرههای توربین و کمپرسور
- مبدلهای حرارتی با ساختار منظم
- مسائلی با تقارن دورانی یا انتقالی
استفاده از این شرط باعث کاهش دامنه حل و صرفهجویی در هزینه محاسباتی میشود.
پیشنیازهای اعمال شرط پریودیک در گمبیت
برای تعریف صحیح شرط پریودیک، باید هندسه و مش شرایط خاصی داشته باشند. مهمترین پیشنیازها عبارتاند از:
- برابری کامل شکل و اندازه سطوح پریودیک
- تعداد و توزیع یکسان سلولها روی دو سطح متناظر
- جهتگیری صحیح نرمال سطوح
در صورت عدم رعایت این موارد، اتصال پریودیک در حلگر (مانند Fluent) با خطا مواجه میشود.
ایجاد هندسه مناسب برای شرط پریودیک
در مرحله ترسیم هندسه، باید از ابتدا به پریودیک بودن مرزها توجه شود. این کار معمولاً با ترسیم یک بخش از هندسه کل و حذف بخشهای تکراری انجام میگیرد.
برای مثال، در یک کانال تکرارشونده، فقط یک واحد پایه مدلسازی شده و دیوارههای ابتدا و انتها بهعنوان سطوح پریودیک در نظر گرفته میشوند.
تولید مش سازگار در مرزهای پریودیک
در گمبیت، شرط پریودیک مستقیماً به مش وابسته است. به همین دلیل:
- مش دو سطح پریودیک باید کاملاً منطبق باشد
- نوع مش (Structured یا Unstructured) در دو سطح یکسان انتخاب شود
- تقسیمبندی خطوط مرزی دو سطح برابر باشد
این موضوع نقش کلیدی در موفقیت اعمال شرط پریودیک دارد.
انتخاب نوع پریودیک در گمبیت
بهطور کلی، پریودیک در CFD به دو دسته تقسیم میشود:
- پریودیک انتقالی (Translational Periodic)
- پریودیک دورانی (Rotational Periodic)
در مسائل با تکرار خطی، از پریودیک انتقالی و در مسائل با تقارن محوری مانند پرهها، از پریودیک دورانی استفاده میشود.
تعریف مرزهای پریودیک در گمبیت
پس از تکمیل مش، نوبت به تعریف نواحی مرزی میرسد. در این مرحله:
- دو سطح متناظر انتخاب میشوند
- نوع Boundary Condition بر روی Periodic تنظیم میشود
- تطابق هندسی و مش بررسی میگردد
این تعریف، ارتباط بین دو مرز را برای حلگر مشخص میکند.
انتقال صحیح شرط پریودیک به حلگر
گمبیت معمولاً تعریف پریودیک را به نرمافزار حلگر منتقل میکند، اما تنظیم نهایی این شرط در Fluent انجام میشود. در محیط حلگر:
- نوع پریودیک تأیید میشود
- اختلاف فشار یا چرخش (در صورت نیاز) تعریف میگردد
عدم تطابق تنظیمات پریودیک در این مرحله میتواند منجر به خطا در حل شود.
خطاهای رایج در اعمال شرط پریودیک
در هنگام اعمال شرط پریودیک، برخی خطاهای متداول عبارتاند از:
- نابرابری تعداد سلولها در سطوح پریودیک
- عدم تراز هندسی دقیق سطوح مقابل
- تفاوت نوع مش در دو مرز
- جهتگیری نادرست نرمال سطوح
شناخت این خطاها در کاهش زمان رفع اشکال بسیار مؤثر است.
مزایای استفاده از شرط پریودیک در گمبیت
اعمال صحیح شرط پریودیک مزایای متعددی دارد، از جمله:
- کاهش چشمگیر حجم محاسبات
- افزایش سرعت همگرایی حل
- امکان مدلسازی سیستمهای بزرگ با دامنه کوچکتر
این مزایا، شرط پریودیک را به ابزاری بسیار مهم در شبیهسازی CFD تبدیل میکند.
جمعبندی
نحوه اعمال شرط پریودیک در نرمافزار گمبیت (GAMBIT) یکی از مباحث کلیدی در مجموعهی ترسیم هندسههای متفاوت و مشبندی در گمبیت است. با طراحی صحیح هندسه، تولید مش منطبق و تعریف اصولی مرزها، میتوان از این شرط برای شبیهسازی دقیق و کمهزینه مسائل تکرارشونده استفاده کرد.
کلیدواژه ها : نحوه اعمال شرط پریودیک در گمبیت - شرط پریودیک در CFD - Periodic Boundary Condition - مشبندی پریودیک - ترسیم هندسههای متفاوت در گمبیت - Periodic Meshing - GAMBIT Software
