نحوه ایجاد هندسه و مشبندی یک اتومبیل در نرمافزار گمبیت (GAMBIT)
در مجموعه آموزشهای ترسیم هندسههای متفاوت و مشبندی در گمبیت، یکی از مهمترین و کاربردیترین مثالها، مدلسازی و مشبندی هندسی یک اتومبیل برای تحلیلهای آیرودینامیکی است. نرمافزار گمبیت (GAMBIT) بهعنوان یکی از ابزارهای کلاسیک پیشپردازش CFD، امکان ایجاد هندسه، تعریف نواحی سیال و تولید مش با کیفیت را فراهم میکند.
در این محتوا، فرآیند ایجاد هندسه و مشبندی یک اتومبیل در نرمافزار گمبیت بهصورت مرحلهبهمرحله و مفهومی توضیح داده میشود.
اهمیت مدلسازی هندسی خودرو در تحلیل CFD
تحلیل جریان هوا اطراف اتومبیل نقش مهمی در کاهش ضریب درگ، بهبود پایداری و افزایش بازده سوخت دارد. دقت این تحلیلها به کیفیت هندسه و مشبندی وابسته است.
بنابراین، ایجاد یک مدل هندسی مناسب و مش استاندارد در گمبیت، نخستین گام در شبیهسازی دقیق جریان پیرامون خودرو محسوب میشود.
رویکرد کلی در مدلسازی هندسه اتومبیل
در گمبیت، هندسه خودرو معمولاً بهصورت سادهشده و مناسب تحلیل CFD ایجاد میشود. جزئیات بسیار کوچک که اثر ناچیزی بر جریان دارند، حذف میشوند تا:
- زمان مشبندی کاهش یابد
- همگرایی حل بهبود پیدا کند
- کیفیت سلولها افزایش یابد
این رویکرد تعادل مناسبی بین دقت و هزینه محاسباتی ایجاد میکند.
ایجاد هندسه ابتدایی خودرو در گمبیت
مدلسازی هندسه اتومبیل معمولاً با ترسیم اجزای اصلی مانند:
- بدنه کلی
- سقف
- کاپوت
- عقب خودرو
آغاز میشود. این اجزا با استفاده از خطوط، سطوح و حجمها در محیط CAD گمبیت ساخته میشوند.
در این مرحله، تقارن هندسی (در صورت وجود) میتواند برای کاهش حجم محاسبات در نظر گرفته شود.
تعریف دامنه جریان اطراف خودرو
پس از ایجاد هندسه خودرو، ناحیه سیال اطراف آن باید تعریف شود. این دامنه شامل حجم هوای اطراف اتومبیل است و معمولاً بهصورت یک تونل باد مجازی مدل میشود.
ابعاد این دامنه بهگونهای انتخاب میشوند که اثر مرزها بر جریان اطراف خودرو حداقل باشد.
آمادهسازی هندسه برای مشبندی
پیش از شروع مشبندی، بررسی کیفیت هندسه اهمیت زیادی دارد. در این مرحله:
- سطوح باز یا همپوشان اصلاح میشوند
- اتصال صحیح سطوح بررسی میشود
- Volume نهایی سیال بهدرستی تعریف میگردد
هندسه تمیز و بدون ایراد، شرط لازم برای تولید مش با کیفیت است.
انتخاب نوع مش مناسب برای تحلیل خودرو
در تحلیلهای آیرودینامیکی خودرو، بسته به دقت موردنظر و توان محاسباتی، از مشهای:
- تتراهدرال
- هگزاهدرال
- یا ترکیبی
استفاده میشود. در نزدیکی بدنه خودرو معمولاً به مش ریزتر نیاز است تا لایه مرزی جریان بهخوبی مدل شود.
کنترل ریزشدگی مش در نواحی حساس
در گمبیت، کاربر میتواند نواحی حساس مانند:
- جلوی خودرو
- ناحیه سقف
- پشت خودرو (ناحیه جدایش جریان)
را با مش ریزتر تعریف کند. این کار دقت محاسبه نیروهای آیرودینامیکی را بهطور قابلتوجهی افزایش میدهد.
بررسی کیفیت مش تولیدشده
پس از تولید مش، بررسی کیفیت آن ضروری است. پارامترهایی مانند نسبت ابعاد سلولها، انحراف از شکل ایدهآل و پیوستگی مش باید کنترل شوند.
مش نامناسب میتواند باعث ناپایداری حل عددی و نتایج غیرواقعی شود.
آمادهسازی مدل برای حل در نرمافزار فلوئنت
پس از نهاییشدن مش، مدل برای استفاده در نرمافزار Fluent خروجی گرفته میشود. در این مرحله:
- نواحی مرزی تعریف میشوند
- نوع مرزها (ورودی، خروجی، دیواره) مشخص میگردد
این مرحله ارتباط بین پیشپردازش و حل عددی را برقرار میکند.
خطاهای رایج در مشبندی خودرو در گمبیت
در فرآیند مدلسازی و مشبندی، برخی خطاهای متداول عبارتاند از:
- کوچکبودن بیشازحد دامنه جریان
- ریزنکردن مش در نواحی بحرانی
- هندسه غیرپیوسته یا دارای شکاف
- کیفیت پایین سلولها در لایه مرزی
اجتناب از این خطاها موجب افزایش دقت نتایج شبیهسازی میشود.
جمعبندی
نحوه ایجاد هندسه و مشبندی یک اتومبیل در نرمافزار گمبیت (GAMBIT) یکی از مهمترین مراحل پیشپردازش در تحلیلهای CFD است. با تعریف صحیح هندسه، انتخاب هوشمندانه نوع مش و کنترل کیفیت آن، میتوان شبیهسازی دقیقی از جریان هوا اطراف خودرو انجام داد و به نتایج قابل اعتماد دست یافت.
کلیدواژه ها : ترسیم هندسه در گمبیت - Mesh Generation in GAMBIT - مدلسازی خودرو در CFD - Car Aerodynamics Simulation - مشبندی اتومبیل - Vehicle Meshing - ترسیم هندسههای متفاوت در گمبیت - مشبندی در گمبیت - GAMBIT Software
