ایجاد هندسه و مشبندی به دو صورت سازمانیافته و بیسازمان برای یک شکل متناوب در نرمافزار گمبیت (GAMBIT)
در مجموعه آموزشهای ترسیم هندسههای متفاوت و مشبندی در گمبیت، یکی از مثالهای آموزشی و مقایسهای بسیار مهم، ایجاد هندسه و مشبندی به دو صورت سازمانیافته و بیسازمان برای یک شکل متناوب در نرمافزار گمبیت است. شکلهای متناوب (دارای تکرار هندسی یا تغییرات دورهای در مقطع یا مسیر) در کانالهای موجدار، مبدلهای حرارتی و مسائل انتقال جرم و حرارت کاربرد فراوان دارند و انتخاب نوع مش در این هندسهها تأثیر مستقیمی بر دقت و هزینه محاسباتی دارد.
در این محتوا، مراحل ترسیم هندسه و تولید مش Structured و Unstructured برای یک شکل متناوب بهصورت گامبهگام تشریح میشود.
شناخت شکل متناوب و کاربرد آن
شکل متناوب معمولاً دارای ویژگیهای زیر است:
- تغییرات دورهای در دیوارهها یا مقطع
- تکرار هندسی منظم در طول دامنه
- ایجاد جریانهای ثانویه و نواحی بازچرخش
این ویژگیها شکلهای متناوب را به گزینهای مناسب برای مقایسه انواع مش تبدیل میکند.
ترسیم هندسه پایه شکل متناوب
در گام نخست:
- یک واحد پایه از شکل متناوب ترسیم میشود
- سپس با استفاده از ابزار Copy یا Pattern، تکرار هندسی انجام میگیرد
در این مرحله باید پیوستگی هندسه و یکنواختی فاصلهها بهدقت کنترل شود.
سادهسازی هندسه برای مشبندی
پیش از مشبندی:
- گوشههای بسیار تیز اصلاح میشوند
- سطوح غیرضروری حذف میگردند
این کار باعث بهبود کیفیت هر دو نوع مش سازمانیافته و بیسازمان میشود.
آمادهسازی هندسه برای مشبندی سازمانیافته
برای ایجاد مش Structured:
- دامنه به بلوکهای چهارضلعی تقسیم میشود
- خطوط تقسیمبندی مطابق تقارن شکل متناوب ترسیم میگردند
این مرحله مهمترین بخش در موفقیت مشبندی سازمانیافته است.
مشبندی سازمانیافته شکل متناوب
در مشبندی سازمانیافته:
- ابتدا سطوح با مش چهارضلعی پوشش داده میشوند
- سپس مش دوبعدی در راستای طول اکسترود میشود
مش تولیدشده کاملاً منظم بوده و المانها چینش یکنواختی دارند.
مزایای مش سازمانیافته در شکل متناوب
مش Structured:
- دقت عددی بالاتری در گرادیانها دارد
- همگرایی بهتری در حل ایجاد میکند
- رفتار جریان در نواحی تکرارشونده را دقیقتر ثبت میکند
با این حال، پیادهسازی آن زمانبرتر است.
آمادهسازی هندسه برای مشبندی بیسازمان
برای مش Unstructured:
- نیازی به تقسیمبندی دقیق بلوکها نیست
- تنها پیوستگی سطوح و مرزها بررسی میشود
این روش برای هندسههای پیچیدهتر انعطافپذیری بالاتری دارد.
مشبندی بیسازمان شکل متناوب
در مشبندی بیسازمان:
- از المانهای مثلثی در دو بعد یا تتراهدرال در سه بعد استفاده میشود
- ریزشدگی مش بهصورت موضعی در نواحی حساس اعمال میگردد
این نوع مش بهسرعت تولید میشود اما ممکن است به المانهای بیشتری نیاز داشته باشد.
مقایسه رفتار مش سازمانیافته و بیسازمان
در یک شکل متناوب:
- مش سازمانیافته افت فشار و میدان سرعت را نرمتر پیشبینی میکند
- مش بیسازمان انعطاف بیشتری در تطبیق با پیچیدگی هندسه دارد
انتخاب نهایی به هدف شبیهسازی و توان محاسباتی بستگی دارد.
کنترل کیفیت مش در هر دو حالت
در هر دو نوع مش باید:
- Skewness کنترل شود
- Aspect Ratio در بازه مجاز باشد
- تغییر اندازه سلولها تدریجی انجام گیرد
کنترل کیفیت شرط لازم برای مقایسه منصفانه نتایج است.
تعریف نواحی مرزی شکل متناوب
در پایان:
- ورودی و خروجی جریان مشخص میشوند
- دیوارههای متناوب بهعنوان Wall تعریف میگردند
تعریف مشابه شرایط مرزی برای هر دو نوع مش ضروری است.
خطاهای رایج در مشبندی شکل متناوب
خطاهای متداول شامل:
- تقسیمبندی نادرست برای مش سازمانیافته
- ریزشدگی بیش از حد در مش بیسازمان
- عدم یکنواختی مش در واحدهای تکرارشونده
اجتناب از این خطاها به اعتبار نتایج کمک میکند.
جمعبندی
ایجاد هندسه و مشبندی به دو صورت سازمانیافته و بیسازمان برای یک شکل متناوب در نرمافزار گمبیت (GAMBIT) بخش مهمی از آموزشهای ترسیم هندسههای متفاوت و مشبندی در گمبیت است. آشنایی همزمان با هر دو رویکرد Mesh Structured و Mesh Unstructured به کاربر کمک میکند تا در مسائل واقعی، بهترین انتخاب را بر اساس دقت و هزینه محاسباتی انجام دهد.
کلیدواژه ها : ایجاد هندسه شکل متناوب در گمبیت - مشبندی سازمانیافته شکل متناوب - مشبندی بیسازمان شکل متناوب - Structured and Unstructured Meshing - ترسیم هندسههای متفاوت در گمبیت - GAMBIT Software
