ایجاد هندسه و مش‌بندی سازمان‌یافته به شکل O پیرامون ایرفویل NACA 0012 در نرم‌افزار گمبیت (GAMBIT)

در مجموعه آموزش‌های ترسیم هندسه‌های متفاوت و مش‌بندی در گمبیت، یکی از مثال‌های کلاسیک و بسیار پرکاربرد در شبیه‌سازی‌های آیرودینامیکی، ایجاد هندسه و مش‌بندی سازمان‌یافته به شکل O پیرامون ایرفویل NACA 0012 است. مش‌بندی نوع O به‌دلیل تقارن، کیفیت بالای سلول‌ها و پیوستگی یکنواخت اطراف ایرفویل، برای تحلیل جریان‌های دوبعدی تراکم‌ناپذیر و زیرصوت انتخابی ایده‌آل محسوب می‌شود.

در این محتوا، مراحل انجام این کار به‌صورت مفهومی و گام‌به‌گام تشریح می‌گردد.


معرفی ایرفویل NACA 0012 و مش O شکل

ایرفویل NACA 0012:

  • ایرفویل متقارن
  • ضخامت نسبی ۱۲٪ طول وتر
  • مناسب برای مطالعات پایه آیرودینامیکی

مش O-Type:

  • دامنه خارجی به شکل دایره (یا بیضی)
  • توزیع یکنواخت سلول‌ها در تمام اطراف ایرفویل
  • مناسب برای حل پایدار و همگرا


آماده‌سازی مختصات ایرفویل NACA 0012

در گام نخست:

  • مختصات استاندارد NACA 0012 تهیه می‌شود
  • نقاط باید به‌صورت پیوسته از لبه فرار تا لبه حمله و بالعکس مرتب شوند

ترتیب صحیح نقاط شرط ایجاد سطح بسته و بدون خطا است.


ورود مختصات ایرفویل به محیط گمبیت

در نرم‌افزار GAMBIT:

  • مختصات XY ایرفویل به‌عنوان نقاط وارد می‌شوند
  • نقاط به‌صورت ترتیبی به خطوط متصل می‌گردند

در پایان یک منحنی بسته، نمایانگر مرز ایرفویل، ایجاد می‌شود.


تشکیل سطح دوبعدی ایرفویل

پس از اتصال کامل خطوط:

  • یک Surface از ایرفویل تشکیل می‌گردد
  • این سطح نماینده جسم جامد در تحلیل CFD است

بسته بودن کامل این سطح بسیار مهم است.


ترسیم دامنه خارجی O شکل

دامنه خارجی:

  • به‌صورت یک دایره یا بیضی بزرگ ترسیم می‌شود
  • مرکز آن معمولاً در مرکز وتر ایرفویل قرار می‌گیرد

شعاع دامنه معمولاً بین 10 تا 20 برابر طول وتر انتخاب می‌شود تا اثر مرزها به حداقل برسد.


اعمال عملیات Boolean برای ایجاد ناحیه سیال

برای تشکیل ناحیه سیال:

  • سطح ایرفویل از دامنه دایره‌ای کسر می‌شود
  • یک سطح حلقه‌ای پیوسته (Annulus) ایجاد می‌گردد

این سطح ناحیه واقعی جریان اطراف ایرفویل است.


تقسیم‌بندی دامنه برای مش‌بندی سازمان‌یافته

برای تولید مش Structured:

  • خطوط شعاعی از سطح ایرفویل تا دامنه خارجی رسم می‌شود
  • دامنه به بلوک‌های چهارضلعی منظم تقسیم می‌گردد

تعداد این خطوط تعیین‌کننده دقت مش محیطی است.


مش‌بندی محیطی اطراف ایرفویل

در امتداد سطح ایرفویل:

  • مش ریز و یکنواخت اعمال می‌شود
  • تعداد تقسیمات روی سطح ایرفویل زیاد در نظر گرفته می‌شود

این کار برای ثبت دقیق گرادیان فشار و برش سطحی ضروری است.


مش‌بندی شعاعی دامنه

در راستای شعاعی:

  • مش به‌صورت کشیده از سطح ایرفویل به سمت دامنه خارجی امتداد می‌یابد
  • نرخ رشد سلول‌ها کنترل می‌شود

این ساختار باعث کاهش تعداد سلول‌ها بدون افت دقت می‌شود.


تولید مش O شکل نهایی

پس از تعیین پارامترها:

  • مش چهارضلعی منظم به‌صورت حلقوی پیرامون ایرفویل ایجاد می‌شود
  • اتصال سلول‌ها کاملاً پیوسته و همگن است

ساختار مش کاملاً مناسب حل‌های آیرودینامیکی است.


بررسی کیفیت مش اطراف NACA 0012

پس از تولید مش:

  • Skewness بسیار پایین
  • Aspect Ratio کنترل‌شده در لایه مرزی
  • Orthogonality مناسب

به‌ویژه در نزدیکی Leading Edge و Trailing Edge بررسی می‌شود.


تعریف شرایط مرزی برای دامنه O شکل

شرایط مرزی معمول:

  • مرز خارجی: Velocity Inlet یا Pressure Far-Field
  • سطح ایرفویل: Wall
  • تقارن در صورت استفاده از نیم‌دامنه

تعریف صحیح این مرزها نقش مهمی در صحت نتایج دارد.


خطاهای رایج در مش O شکل ایرفویل

برخی خطاهای متداول:

  • کوچک انتخاب کردن شعاع دامنه خارجی
  • تقسیم‌بندی ضعیف اطراف لبه حمله
  • رشد سریع مش در راستای شعاعی

دوری از این خطاها همگرایی حل را بهبود می‌دهد.


مقایسه کوتاه مش O شکل و C شکل

  • O-Type Mesh: توزیع یکنواخت، تقارن بالا، ساده‌تر
  • C-Type Mesh: کنترل بهتر دنباله جریان، مناسب زاویه حمله بالا

انتخاب نوع مش به هدف شبیه‌سازی بستگی دارد.


جمع‌بندی

ایجاد هندسه و مش‌بندی سازمان‌یافته به شکل O پیرامون ایرفویل NACA 0012 در نرم‌افزار گمبیت یکی از مثال‌های استاندارد در مجموعه ترسیم هندسه‌های متفاوت و مش‌بندی در گمبیت است. این روش با تولید مش منظم، پایدار و متقارن، پایه‌ای قوی برای شبیه‌سازی‌های دقیق آیرودینامیکی فراهم می‌کند.

کلیدواژه ها : مش O شکل ایرفویل – NACA 0012 در GAMBIT – O-Type Mesh Airfoil – مش‌بندی سازمان‌یافته ایرفویل – ترسیم هندسه‌های متفاوت در گمبیت