ساخت هندسه از یک ایرفویل دلخواه و ایجاد دامنه C شکل پیرامون آن در نرم‌افزار گمبیت (GAMBIT)

در مجموعه آموزش‌های ترسیم هندسه‌های متفاوت و مش‌بندی در گمبیت، یکی از کاربردی‌ترین و حرفه‌ای‌ترین مباحث، ساخت هندسه از یک ایرفویل دلخواه در نرم‌افزار گمبیت و ایجاد دامنه به شکل C در اطراف آن است. این نوع مدل‌سازی پایه اصلی شبیه‌سازی‌های آیرودینامیکی ایرفویل، محاسبه ضرایب لیفت و درگ و تحلیل لایه مرزی در نرم‌افزارهای CFD محسوب می‌شود.

در این محتوا، مراحل ترسیم ایرفویل دلخواه و ایجاد دامنه محاسباتی C شکل به‌صورت منظم و آموزشی تشریح می‌گردد.


اهمیت دامنه C شکل در شبیه‌سازی ایرفویل

دامنه C شکل به دلایل زیر برای ایرفویل‌ها ترجیح داده می‌شود:

  • کاهش بازتاب غیرواقعی جریان در ناحیه خروج
  • ایجاد فضای کافی برای توسعه دنباله جریان (Wake)
  • امکان تولید مش سازمان‌یافته با کیفیت بالا

این دامنه به‌ویژه برای جریان‌های تراکم‌ناپذیر و قابل تراکم زیرصوت بسیار مناسب است.


آماده‌سازی مختصات ایرفویل دلخواه

ایرفویل می‌تواند:

  • از داده‌های استاندارد (مانند NACA)
  • یا از مختصات تجربی یا طراحی‌شده توسط کاربر

تهیه شود. این مختصات باید به‌صورت فایل متنی مرتب (X,Y) آماده باشند.


ورود مختصات ایرفویل به گمبیت

در گمبیت:

  • مختصات ایرفویل به‌عنوان Points وارد می‌شوند
  • سپس نقاط به‌صورت متوالی به خطوط متصل می‌گردند

در این مرحله باید جهت حرکت نقاط (ساعتگرد یا پادساعتگرد) یکسان باشد تا سطح به‌درستی تشکیل شود.


ایجاد سطح بسته ایرفویل

پس از ترسیم خطوط:

  • مسیر ایرفویل بسته می‌شود
  • یک سطح دوبعدی از ایرفویل تشکیل می‌گردد

این سطح نمایانگر جسم جامد (ایرفویل) در تحلیل CFD است.


تعریف مرزهای دامنه خارجی C شکل

دامنه C شکل شامل:

  • نیم‌دایره در جلو ایرفویل
  • دیواره‌های بالا و پایین
  • ناحیه خروج مستقیم در عقب ایرفویل

ابعاد دامنه معمولاً چندین برابر طول وتر (Chord Length) انتخاب می‌شود.


ترسیم هندسه دامنه C شکل

در این مرحله:

  • قوس نیم‌دایره جلویی ترسیم می‌شود
  • خطوط بالا و پایین دامنه رسم می‌گردند
  • انحنای دامنه با محور ایرفویل هم‌راستا می‌شود

این هندسه باعث توزیع مناسب مش در اطراف ایرفویل خواهد شد.


اعمال عملیات Boolean برای ایجاد ناحیه سیال

برای تعریف حجم سیال:

  • سطح ایرفویل از دامنه خارجی کسر می‌شود
  • یک سطح سیال پیوسته پیرامون ایرفویل ایجاد می‌گردد

دقت در این مرحله از بروز خطای مش جلوگیری می‌کند.


تقسیم‌بندی دامنه برای مش‌بندی سازمان‌یافته

برای تولید مش Structured:

  • خطوط تقسیم‌کننده از ایرفویل تا مرز دامنه رسم می‌شوند
  • نواحی اطراف ایرفویل به بلوک‌های چهارضلعی منظم تقسیم می‌گردند

این تقسیم‌بندی نقش کلیدی در کیفیت مش نهایی دارد.


مش‌بندی اطراف ایرفویل

در نزدیکی سطح ایرفویل:

  • مش بسیار ریز در نظر گرفته می‌شود
  • المان‌ها به‌صورت کشیده در راستای سطح ایرفویل ایجاد می‌شوند

این ساختار برای ثبت دقیق لایه مرزی ضروری است.


کنترل رشد مش در فاصله از ایرفویل

با دور شدن از ایرفویل:

  • اندازه سلول‌ها به‌صورت تدریجی افزایش می‌یابد
  • نرخ رشد سلول‌ها کنترل می‌شود

این کار تعادلی بین دقت و هزینه محاسباتی ایجاد می‌کند.


بررسی کیفیت مش دامنه C شکل

پس از تولید مش:

  • Skewness
  • Aspect Ratio
  • Orthogonality

در کل دامنه، به‌ویژه اطراف Leading Edge و Trailing Edge بررسی می‌شوند.


تعریف شرایط مرزی برای ایرفویل

در مرحله پایانی:

  • مرز ورودی به‌عنوان Velocity Inlet یا Pressure Far-Field
  • مرز خروجی به‌عنوان Pressure Outlet
  • سطح ایرفویل به‌عنوان Wall

تعریف می‌گردند.


خطاهای رایج در مدل‌سازی ایرفویل در گمبیت

برخی اشتباهات متداول عبارت‌اند از:

  • کوچک در نظر گرفتن ابعاد دامنه C شکل
  • مش درشت در نواحی Leading Edge
  • عدم یکنواختی تقسیم‌بندی اطراف ایرفویل

اجتناب از این خطاها نقش مهمی در صحت نتایج دارد.


جمع‌بندی

ساخت هندسه از یک ایرفویل دلخواه در نرم‌افزار گمبیت و ایجاد دامنه C شکل در اطراف آن یکی از مثال‌های کلیدی در مجموعه ترسیم هندسه‌های متفاوت و مش‌بندی در گمبیت است. با طراحی صحیح دامنه، تقسیم‌بندی اصولی و مش‌بندی دقیق اطراف ایرفویل، می‌توان شبیه‌سازی آیرودینامیکی قابل اعتماد و دقیقی انجام داد.

کلیدواژه ها : ساخت هندسه ایرفویل در گمبیت - دامنه C شکل ایرفویل - مش‌بندی ایرفویل در GAMBIT - C-Type Mesh for Airfoil - ترسیم هندسه‌های متفاوت در گمبیت - GAMBIT Software