در مجموعه آموزشهای ترسیم هندسههای متفاوت و مشبندی در گمبیت، یکی از مثالهای پایه و بسیار پرکاربرد، تولید مش سازمانیافته در یک استوانه است. هندسه استوانهای در بسیاری از مسائل جریان داخلی، انتقال حرارت و تحلیلهای CFD کاربرد دارد و استفاده از مش Structured در این نوع هندسهها، دقت نتایج عددی را بهطور قابلتوجهی افزایش میدهد.
در این محتوا، تولید مش سازمانیافته در یک استوانه در نرمافزار گمبیت (GAMBIT) بهصورت گامبهگام و آموزشی بررسی میشود.
اهمیت مش سازمانیافته در هندسه استوانهای
در هندسههای استوانهای، راستای اصلی جریان معمولاً مشخص است و میدان جریان رفتار منظمتری نسبت به هندسههای پیچیده دارد. به همین دلیل:
- مش سازمانیافته همراستا با جهت جریان ایجاد میشود
- دقت حل عددی افزایش مییابد
- افت عددی کاهش پیدا میکند
- همگرایی حلگر سریعتر و پایدارتر میشود
از اینرو، Structured Mesh انتخابی ایدهآل برای تحلیل جریان در استوانهها است.
ایجاد هندسه استوانه در گمبیت
مدلسازی استوانه معمولاً از طریق پارامترهای اصلی زیر انجام میشود:
- شعاع استوانه
- ارتفاع (یا طول) استوانه
- محور تقارن
در گمبیت، این هندسه میتواند بهصورت سهبعدی و حجمی (Volume) ایجاد شود.
انتخاب رویکرد مناسب برای مش سازمانیافته
برای تولید مش سازمانیافته در استوانه، معمولاً از روشهای زیر استفاده میشود:
- مشبندی جاروبی (Sweep Meshing)
- تقسیم هندسه به بلوکهای منظم
در بسیاری از موارد، سطح مقطع دایرهای به نواحی چهارضلعی تقسیم میشود تا امکان تولید سلولهای هگزاهدرال فراهم گردد.
تقسیمبندی سطح مقطع استوانه
از آنجا که مش Structured بر پایه چهارضلعیها و ششوجهیها ساخته میشود، سطح دایرهای استوانه باید به بخشهای منظم تقسیم شود. این کار با:
- ایجاد خطوط شعاعی
- تقسیم سطح مقطع به چند ناحیه چهارضلعی
انجام میگیرد.
این مرحله تأثیر مستقیمی بر کیفیت نهایی مش دارد.
تعریف تعداد المانها روی لبهها
پس از تقسیمبندی سطح مقطع، تعداد تقسیمات روی:
- محیط استوانه
- راستای شعاع
- راستای طول استوانه
مشخص میشود.
معمولاً در راستای طول استوانه، تعداد المانها باید به اندازهای باشد که تغییرات سرعت و فشار بهخوبی ثبت شوند.
تولید مش سازمانیافته سهبعدی
پس از تولید مش Structured در سطح مقطع، با استفاده از روش Sweep، مش دوبعدی در امتداد طول استوانه جاروب میشود و مش سهبعدی هگزاهدرال ایجاد میگردد.
این روش باعث یکنواختی مش در راستای جریان میشود.
کنترل تدریجی تغییر اندازه سلولها
برای جلوگیری از ایجاد سلولهای بدشکل:
- تغییر اندازه المانها باید تدریجی باشد
- از Growth Rate مناسب استفاده شود
این کار به پایداری عددی حل کمک میکند.
بررسی کیفیت مش تولیدشده
پس از اتمام مشبندی، شاخصهای کیفیت مانند:
- Skewness
- Aspect Ratio
- Orthogonality
باید بررسی شوند. در مش سازمانیافته استوانه، این شاخصها معمولاً در محدوده قابلقبول قرار دارند.
تعریف مرزها برای استفاده در حلگر
در پایان، نواحی مرزی شامل:
- ورودی استوانه
- خروجی استوانه
- دیوارهها
تعریف شده و مدل برای انتقال به حلگرهایی مانند Fluent آماده میشود.
خطاهای رایج در مشبندی استوانه
برخی از خطاهای متداول در این فرآیند عبارتاند از:
- تقسیمبندی نامناسب سطح دایرهای
- استفاده نامتوازن از تعداد المانها در راستای شعاع و محیط
- تغییر ناگهانی اندازه سلولها
- کیفیت پایین مش در نواحی نزدیک دیواره
توجه به این نکات باعث کاهش زمان اصلاح مدل میشود.
جمعبندی
تولید مش سازمانیافته در یک استوانه در نرمافزار گمبیت (GAMBIT) یکی از مباحث کلیدی در آموزشهای ترسیم هندسههای متفاوت و مشبندی در گمبیت است. با تقسیمبندی اصولی سطح مقطع، استفاده از روش Sweep و کنترل کیفیت سلولها، میتوان مدلی دقیق و پایدار برای تحلیل جریانهای استوانهای در CFD ایجاد کرد.
کلیدواژه ها : تولید مش سازمانیافته در گمبیت - مشبندی استوانه در گمبیت - Structured Mesh in GAMBIT - ترسیم هندسههای متفاوت در گمبیت - مش هگزاهدرال استوانه - CFD استوانه - GAMBIT Software
