ایجاد هندسه و مشبندی در یک محفظه احتراق در نرمافزار گمبیت (GAMBIT)
در مجموعه آموزشهای ترسیم هندسههای متفاوت و مشبندی در گمبیت، یکی از کاربردیترین و در عین حال حساسترین مثالها، ایجاد هندسه و مشبندی در یک محفظه احتراق در گمبیت است. محفظههای احتراق بهدلیل حضور همزمان جریان سیال، واکنش شیمیایی، انتقال حرارت و گاهی آشفتگی شدید، نیازمند هندسه دقیق و مش باکیفیت برای دستیابی به نتایج قابل اعتماد در شبیهسازی CFD هستند.
در این محتوا، مراحل اصلی ایجاد هندسه و مشبندی محفظه احتراق در نرمافزار گمبیت بهصورت آموزشی توضیح داده میشود.
اهمیت مشبندی محفظه احتراق
در محفظههای احتراق، کیفیت مش نقش کلیدی در:
- پیشبینی صحیح میدان دما
- مدلسازی دقیق نواحی شعله
- محاسبه افت فشار
- شبیهسازی برهمکنش جریان و واکنش شیمیایی
دارد. مش نامناسب میتواند باعث ناپایداری حل یا انحراف جدی نتایج شود.
تعریف هندسه پایه محفظه احتراق
هندسه محفظه احتراق معمولاً شامل اجزای زیر است:
- ناحیه ورودی هوا
- ناحیه ورود سوخت یا انژکتور
- حجم اصلی محفظه
- ناحیه خروجی یا نازل
در گمبیت، این اجزا معمولاً بهصورت حجمهای مجزا ترسیم و سپس با یکدیگر ادغام میشوند.
ترسیم حجم اصلی محفظه
در گام نخست:
- حجم اصلی محفظه احتراق (استوانهای یا مکعبی) ترسیم میشود
- ابعاد هندسی مطابق طراحی فیزیکی یا مدل سادهشده انتخاب میگردد
این حجم هسته اصلی محفظه را تشکیل میدهد.
ایجاد کانالهای ورودی هوا و سوخت
پس از ترسیم حجم اصلی:
- کانال یا نازل ورودی هوا ایجاد میشود
- مسیر یا نازل تزریق سوخت به حجم افزوده میگردد
محل و زاویه ورود سیالات تأثیر مستقیمی بر پایداری شعله دارد و باید با دقت تعریف شود.
اعمال عملیاتهای Boolean
برای یکپارچهسازی هندسه:
- از عملیات Boolean Unite برای اتصال حجمها
- یا Boolean Subtract برای ایجاد نواحی توخالی و سیستم تزریق
استفاده میشود. اجرای صحیح این عملیات مانع ایجاد سطوح تکراری یا ناپیوسته میشود.
آمادهسازی هندسه برای مشبندی
پیش از مشبندی، لازم است:
- هندسه به بلوکهای سادهتر تقسیم شود
- سطوح چهارضلعی تا حد امکان ایجاد شوند
این مرحله بهویژه برای استفاده از مشهای سازمانیافته اهمیت دارد.
انتخاب نوع مش برای محفظه احتراق
بسته به پیچیدگی هندسه، میتوان از:
- مش Structured در نواحی ساده و منظم
- مش Hybrid در نواحی دارای انژکتور یا جزئیات پیچیده
استفاده کرد. ترکیب مناسب انواع مش باعث افزایش دقت و کاهش هزینه محاسباتی میشود.
مشبندی ناحیه شعله
در ناحیه تشکیل شعله:
- مش باید ریز و یکنواخت باشد
- تغییر اندازه سلولها بهصورت تدریجی اعمال شود
این موضوع برای پیشبینی صحیح مکان و ضخامت شعله بسیار حیاتی است.
مشبندی در نزدیکی دیوارهها
در دیوارههای محفظه:
- ریزشدگی مش برای مدلسازی لایه مرزی اعمال میشود
- نسبت رشد المانها کنترل میگردد
این کار به بهبود محاسبه شار حرارتی دیواره کمک میکند.
بررسی کیفیت مش محفظه احتراق
پس از تولید مش، پارامترهای زیر بررسی میشوند:
- Skewness
- Aspect Ratio
- Orthogonality
کیفیت مناسب مش شرط لازم برای همگرایی حل در شبیهسازی احتراق است.
تعریف نواحی مرزی محفظه احتراق
در پایان مرحله پیشپردازش:
- ورودی هوا و سوخت بهعنوان Inlet
- خروجی بهعنوان Outlet
- بدنه محفظه بهعنوان Wall
تعریف میشوند تا فایل آماده انتقال به حلگر CFD گردد.
خطاهای رایج در مشبندی محفظه احتراق
برخی از خطاهای متداول شامل:
- مش درشت در ناحیه شعله
- تغییر ناگهانی اندازه سلولها
- کیفیت پایین مش در محل تزریق سوخت
- عدم تفکیک مناسب نواحی مختلف
توجه به این موارد از بروز ناپایداری عددی جلوگیری میکند.
جمعبندی
ایجاد هندسه و مشبندی در یک محفظه احتراق در نرمافزار گمبیت (GAMBIT) یکی از مباحث کلیدی در آموزشهای ترسیم هندسههای متفاوت و مشبندی در گمبیت است. با ترسیم دقیق اجزای هندسی، استفاده صحیح از عملیات Boolean و تولید مش با کیفیت در نواحی حساس، میتوان شبیهسازی CFD قابل اعتماد و دقیقی از فرآیند احتراق به دست آورد.
کلیدواژه ها : ایجاد هندسه محفظه احتراق در گمبیت - مشبندی محفظه احتراق - Combustion Chamber Meshing - ترسیم هندسههای متفاوت در گمبیت - مش CFD محفظه احتراق - GAMBIT Software
