ایجاد هندسه و مش‌بندی سازمان‌یافته (Structured) برای ایرفویل 6409 در نرم‌افزار GAMBIT

در مجموعه آموزش‌های ترسیم هندسه‌های متفاوت و مش‌بندی در گمبیت، یکی از مثال‌های مهم و نسبتاً پیشرفته، ایجاد هندسه و مش‌بندی سازمان‌یافته برای ایرفویل 6409 است. این ایرفویل (که معمولاً به‌صورت NACA 64-009 شناخته می‌شود) از خانواده ایرفویل‌های لایه آرام بوده و به علت حساسیت جریان اطراف آن، نیازمند مش با کیفیت و سازمان‌یافته به‌ویژه در ناحیه لایه مرزی است.

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


معرفی ایرفویل 6409 (NACA 64-009)

ویژگی‌های اصلی:

  • ایرفویل نسبتاً متقارن
  • ضخامت ۹٪ طول وتر
  • طراحی‌شده برای حفظ لایه آرام در بخش قابل‌توجهی از وتر
  • کاربرد گسترده در تحلیل‌های دقیق آیرودینامیکی

به‌دلیل گرادیان فشار حساس در این ایرفویل، کیفیت مش نقش حیاتی دارد.


انتخاب نوع مش‌بندی مناسب

برای ایرفویل 6409:

  • مش سازمان‌یافته (Structured) توصیه می‌شود
  • المان‌های چهارضلعی (Quad) در تحلیل دوبعدی
  • توزیع یکنواخت و قابل‌کنترل سلول‌ها

این ساختار باعث:

  • کاهش خطای عددی
  • همگرایی بهتر
  • دقت بالاتر در ثبت لایه مرزی


آماده‌سازی مختصات ایرفویل 6409

در گام نخست:

  • مختصات دقیق ایرفویل از منابع معتبر استخراج می‌شود
  • نقاط به‌صورت پیوسته از لبه فرار به لبه حمله و سپس بازگشت مرتب می‌شوند

ترتیب صحیح نقاط برای تشکیل منحنی بسته کاملاً ضروری است.


ورود مختصات ایرفویل به نرم‌افزار گمبیت

در محیط GAMBIT:

  • مختصات XY ایرفویل به‌عنوان نقاط (Vertices) وارد می‌شوند
  • این نقاط به‌ترتیب صحیح به خطوط متصل می‌گردند

در پایان، یک منحنی بسته و تمیز از ایرفویل ایجاد می‌شود.


تشکیل سطح دوبعدی ایرفویل

پس از بسته‌شدن کامل خطوط:

  • یک Surface از ایرفویل ساخته می‌شود
  • این سطح نماینده جسم جامد در دامنه سیال است

عدم وجود شکاف یا هم‌پوشانی در این مرحله بسیار مهم است.


ایجاد دامنه خارجی اطراف ایرفویل

برای تحلیل CFD:

  • یک دامنه خارجی (معمولاً دایره یا C شکل) ترسیم می‌شود
  • شعاع دامنه معمولاً بین 10 تا 20 برابر طول وتر انتخاب می‌شود

دامنه بزرگ، اثر مرزهای مصنوعی را کاهش می‌دهد.


ایجاد ناحیه سیال با عملیات Boolean

در این مرحله:

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

این سطح مبنای مش‌بندی نهایی است.


بلوک‌بندی دامنه برای مش Structured

برای تولید مش سازمان‌یافته:

  • دامنه به بلوک‌های چهارضلعی تقسیم می‌شود
  • بسته به هدف شبیه‌سازی، از الگوی O-type یا C-type استفاده می‌شود

در ایرفویل 6409، مش C شکل اغلب کنترل بهتری روی دنباله جریان ایجاد می‌کند.


مش‌بندی محیطی روی سطح ایرفویل

در امتداد سطح ایرفویل:

  • تعداد تقسیمات زیاد و یکنواخت در نظر گرفته می‌شود
  • تمرکز ویژه روی ناحیه لبه حمله و لبه فرار انجام می‌گیرد

این کار برای ثبت دقیق فشار و اصطکاک سطحی حیاتی است.


مش‌بندی شعاعی و کنترل لایه مرزی

در راستای عمود بر سطح ایرفویل:

  • مش ریز و تدریجی (Boundary Layer Mesh) اعمال می‌شود
  • نرخ رشد سلول‌ها به‌صورت ملایم تنظیم می‌گردد

هدف، ثبت صحیح گرادیان‌های سرعت در لایه آرام است.


تولید مش سازمان‌یافته نهایی

پس از تنظیم تقسیمات:

  • مش چهارضلعی منظم در کل دامنه ایجاد می‌شود
  • اتصال سلول‌ها کاملاً پیوسته و منظم است

این مش برای تحلیل‌های حساس و دقیق آیرودینامیکی کاملاً مناسب است.


بررسی کیفیت مش اطراف ایرفویل 6409

پارامترهای مهم کنترل کیفیت:

  • Skewness پایین
  • Aspect Ratio مناسب، به‌ویژه در لایه مرزی
  • Orthogonality بالا

لبه حمله مهم‌ترین ناحیه برای بررسی است.


تعریف شرایط مرزی در دامنه ایرفویل

به‌طور معمول:

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

تعریف صحیح مرزها دقت نتایج را تضمین می‌کند.


خطاهای رایج در مش‌بندی ایرفویل 6409

برخی اشتباهات متداول:

  • درشت بودن مش روی سطح ایرفویل
  • رشد سریع مش در راستای عمود بر سطح
  • دامنه خارجی کوچک‌تر از حد استاندارد

این خطاها باعث ناپایداری و خطای عددی می‌شوند.


جمع‌بندی

ایجاد هندسه و مش‌بندی سازمان‌یافته برای ایرفویل 6409 در نرم‌افزار گمبیت یکی از مثال‌های مهم در مجموعه ترسیم هندسه‌های متفاوت و مش‌بندی در گمبیت است. به‌دلیل ماهیت حساس ایرفویل‌های سری ۶۴، تسلط بر این روش نقش کلیدی در دستیابی به نتایج دقیق و قابل‌اعتماد در شبیه‌سازی‌های آیرودینامیکی دارد.

کلیدواژه ها : ایرفویل 6409 در GAMBIT – مش Structured ایرفویل – NACA 64-009 – مش‌بندی آیرودینامیکی منظم – ترسیم هندسه‌های متفاوت در گمبیت