ترسیم هندسه‌های متفاوت و مش‌بندی در گمبیت

ایجاد هندسه و مش‌بندی در کوویتی سه‌بعدی به همراه صفحه میانی در نرم‌افزار GAMBIT

در مجموعه آموزش‌های ترسیم هندسه‌های متفاوت و مش‌بندی در گمبیت، یکی از مثال‌های مهم و پرکاربرد در تحلیل جریان‌های داخلی و انتقال حرارت، ایجاد هندسه و مش‌بندی یک کوویتی (Cavity) سه‌بعدی به همراه صفحه میانی است. وجود صفحه میانی (Baffle / Partition) امکان بررسی پدیده‌هایی مانند اختلاط، جدایش جریان، انتقال حرارت جابجایی و تغییر الگوی جریان را فراهم می‌کند.

در این محتوا، مراحل ایجاد هندسه و مش‌بندی این مدل به‌صورت مفهومی و گام‌به‌گام تشریح می‌شود.


معرفی مسئله کوویتی سه‌بعدی با صفحه میانی

کوویتی سه‌بعدی:

  • یک حجم بسته مستطیلی یا مکعبی
  • کاربرد گسترده در CFD آموزشی و تحقیقاتی
  • مناسب بررسی جریان‌های گردابه‌ای و انتقال حرارت

صفحه میانی:

  • یک صفحه نازک درون کوویتی
  • می‌تواند صلب، نفوذناپذیر یا به‌صورت بَفِل تعریف شود
  • باعث تغییر ساختار جریان و افزایش پیچیدگی مسئله می‌شود

تعریف ابعاد هندسی کوویتی

پیش از شروع ترسیم هندسه، باید پارامترهای زیر مشخص شوند:

  • طول، عرض و ارتفاع کوویتی
  • محل قرارگیری صفحه میانی (مرکز یا موقعیت دلخواه)
  • ضخامت صفحه میانی (واقعی یا فرضی هندسی)

تعریف صحیح این پارامترها از بروز خطا در مرحله مش‌بندی جلوگیری می‌کند.


ایجاد حجم پایه کوویتی سه‌بعدی

در نرم‌افزار GAMBIT:

  • یک حجم مکعبی یا مکعب‌مستطیلی ترسیم می‌شود
  • این حجم نمایانگر دامنه اصلی محاسباتی است

حجم ایجادشده باید کاملاً بسته و بدون نقص هندسی باشد.


ایجاد صفحه میانی در داخل کوویتی

برای تعریف صفحه میانی:

  • یک Surface دوبعدی در داخل حجم ایجاد می‌شود
  • محل صفحه معمولاً در وسط کوویتی و موازی با یکی از وجوه اصلی است

این سطح می‌تواند بعداً به‌عنوان دیواره داخلی یا Baffle معرفی شود.


اعمال عملیات Boolean برای ترکیب هندسه

در صورت نیاز:

  • حجم کوویتی توسط صفحه میانی به دو ناحیه تقسیم می‌شود
  • از عملیات Partition Volume استفاده می‌گردد

این کار برای تولید مش منظم‌تر و کنترل بهتر سلول‌ها بسیار مهم است.


بلوک‌بندی حجم برای مش‌بندی سازمان‌یافته

برای تولید مش Structured:

  • حجم به بلوک‌های ساده‌تر تقسیم می‌شود
  • خطوط تقسیم‌بندی باید چهاروجهی‌های منظم ایجاد کنند

بلوک‌بندی صحیح، کلید ایجاد مش با کیفیت بالا است.


انتخاب نوع مش‌بندی سه‌بعدی

در این مدل:

  • مش سازمان‌یافته (Structured) ترجیح داده می‌شود
  • المان‌های هگزاهدرال (Hexahedral) استفاده می‌گردد

این نوع مش دقت عددی و پایداری حل را افزایش می‌دهد.


تعیین تقسیمات لبه‌ها و سطوح

در مرحله بعد:

  • تعداد تقسیمات هر لبه مشخص می‌شود
  • لبه‌های متناظر تقسیمات برابر دارند

عدم رعایت این اصل مانع تولید مش Structured می‌شود.


ریزسازی مش در اطراف صفحه میانی

برای ثبت دقیق اثر صفحه:

  • مش در نزدیکی صفحه میانی ریزتر انتخاب می‌شود
  • نرخ رشد سلول‌ها به‌صورت تدریجی تنظیم می‌گردد

این کار برای ثبت گرادیان سرعت و دما ضروری است.


تولید مش سه‌بعدی کوویتی

پس از تنظیم تمامی پارامترها:

  • مش حجمی هگزاهدرال تولید می‌شود
  • مش به‌صورت منظم در کل دامنه گسترش می‌یابد

ساختار مش کاملاً مناسب حل‌های سه‌بعدی CFD است.


بررسی کیفیت مش تولیدشده

پس از مش‌بندی:

  • Skewness
  • Aspect Ratio
  • Orthogonality

به‌ویژه در اطراف صفحه میانی بررسی می‌گردد تا کیفیت مش تضمین شود.


تعریف نواحی مرزی کوویتی

بسته به مسئله فیزیکی:

  • دیواره‌ها: Wall
  • صفحه میانی: Wall یا Baffle
  • درب متحرک (در مسائل Lid-driven cavity): Moving Wall

تعریف صحیح مرزها نقش تعیین‌کننده‌ای در نتایج شبیه‌سازی دارد.


خطاهای رایج در مش‌بندی کوویتی سه‌بعدی

خطاهای متداول شامل:

  • عدم بلوک‌بندی صحیح حجم
  • رشد سریع مش در نزدیکی صفحه میانی
  • نسبت کشیدگی بالا در سلول‌ها

پرهیز از این خطاها همگرایی حل را بهبود می‌دهد.


جمع‌بندی

ایجاد هندسه و مش‌بندی در کوویتی سه‌بعدی به همراه صفحه میانی در نرم‌افزار گمبیت یکی از مثال‌های آموزشی و کاربردی در مجموعه ترسیم هندسه‌های متفاوت و مش‌بندی در گمبیت است. این مدل، پایه‌ای مناسب برای تحلیل دقیق جریان‌های سه‌بعدی و انتقال حرارت بوده و تسلط بر آن مسیر انجام مسائل پیچیده‌تر CFD را هموار می‌سازد.

کلیدواژه ها : کوویتی سه‌بعدی در GAMBIT – مش‌بندی Structured سه‌بعدی – Cavity with Baffle – مش هگزاهدرال گمبیت – ترسیم هندسه‌های متفاوت در گمبیت