مشبندی سازمانیافته در یک صفحه سوراخدار در نرمافزار گمبیت (GAMBIT)
در مجموعه آموزشهای ترسیم هندسههای متفاوت و مشبندی در گمبیت، یکی از مثالهای مهم و نسبتاً چالشبرانگیز، مشبندی سازمانیافته در یک صفحه سوراخدار در نرمافزار گمبیت است. این نوع هندسه در مسائل متعددی مانند خنککاری فیلمی، صفحات متخلخل، مبدلهای حرارتی و تحلیل افت فشار کاربرد فراوان دارد. چالش اصلی در این مسئله، تولید مش Structured منظم و با کیفیت بالا در اطراف سوراخها است.
در این محتوا، مراحل ترسیم هندسه و ایجاد مش سازمانیافته برای یک صفحه سوراخدار بهصورت آموزشی و گامبهگام تشریح میشود.
معرفی صفحه سوراخدار و اهمیت مشبندی آن
صفحه سوراخدار شامل:
- یک صفحه مسطح
- چندین سوراخ با توزیع منظم (معمولاً دایرهای)
در این نوع هندسه:
- گرادیان سرعت و فشار اطراف لبه سوراخها شدید است
- کیفیت مش تأثیر مستقیمی بر دقت نتایج CFD دارد
به همین دلیل، استفاده از مش سازمانیافته در صورت امکان توصیه میشود.
تعریف هندسه پایه صفحه
در مرحله اول:
- یک سطح مستطیلی یا مربعی بهعنوان صفحه اصلی ترسیم میشود
- ضخامت صفحه در تحلیل دوبعدی صفر و در تحلیل سهبعدی مقدار مشخصی دارد
ابعاد صفحه معمولاً چند برابر قطر سوراخها انتخاب میشود.
ترسیم سوراخها روی صفحه
در این مرحله:
- سوراخها بهصورت دایرهای روی صفحه ترسیم میشوند
- فاصله سوراخها بهصورت یکنواخت تعریف میگردد
برای صفحههای متناوب، میتوان یک واحد پایه را مدلسازی کرد.
اعمال عملیات Boolean برای ایجاد صفحه سوراخدار
پس از ترسیم:
- دایرهها از صفحه اصلی کسر میشوند
- یک سطح پیوسته شامل حفرهها ایجاد میگردد
این عملیات باید بدون ایجاد سطوح معلق یا ناپیوستگی انجام شود.
آمادهسازی هندسه برای مشبندی سازمانیافته
برای ایجاد مش Structured:
- نواحی اطراف هر سوراخ به بلوکهای چهارضلعی تقسیم میشوند
- خطوط تقسیمبندی شعاعی و محیطی در اطراف سوراخها ترسیم میگردند
این کار باعث منظم شدن مش در اطراف لبه سوراخ میشود.
تقسیمبندی کلی صفحه به بلوکهای منظم
در ادامه:
- صفحه به بلوکهای چهاروجهی دوبعدی تقسیم میشود
- بلوکهای اطراف سوراخها به بلوکهای دورتر متصل میشوند
اتصال صحیح بلوکها شرط اصلی موفقیت مشبندی سازمانیافته است.
مشبندی اطراف سوراخها
در ناحیه نزدیک سوراخ:
- مش بسیار ریز در نظر گرفته میشود
- المانها بهصورت حلقوی پیرامون سوراخ ایجاد میشوند
این ریزشدگی برای ثبت دقیق جریان و تنشهای موضعی ضروری است.
کنترل رشد مش در سطح صفحه
در فاصله گرفتن از سوراخها:
- اندازه سلولها بهصورت تدریجی افزایش مییابد
- نسبت رشد المانها کنترل میشود
این کار باعث کاهش تعداد کل المانها و هزینه محاسباتی میشود.
تولید مش سازمانیافته نهایی
پس از تنظیم تعداد تقسیمات:
- مش چهارضلعی منظم روی صفحه ایجاد میشود
- پیوستگی کامل بین بلوکها بررسی میگردد
مش حاصل دارای کیفیت عددی بالا و توزیع یکنواخت است.
بررسی کیفیت مش صفحه سوراخدار
پس از تولید مش:
- Skewness
- Aspect Ratio
- Orthogonality
در تمام ناحیه صفحه بهویژه اطراف سوراخها بررسی میشود.
تعریف نواحی مرزی (در صورت تحلیل جریان)
در صورت استفاده در CFD:
- سطح ورودی و خروجی جریان مشخص میشود
- دیواره داخلی سوراخها بهعنوان Wall تعریف میشوند
تعریف صحیح مرزها نقش مهمی در نتایج نهایی دارد.
خطاهای رایج در مشبندی صفحه سوراخدار
برخی اشتباهات متداول عبارتاند از:
- عدم تقارن در تقسیمبندی اطراف سوراخها
- تغییر ناگهانی اندازه المانها
- ایجاد سلولهای با Aspect Ratio بسیار بالا
اجتناب از این خطاها کیفیت حل را بهطور محسوسی افزایش میدهد.
جمعبندی
مشبندی سازمانیافته در یک صفحه سوراخدار در نرمافزار گمبیت (GAMBIT) یکی از مثالهای پیشرفته در مجموعه ترسیم هندسههای متفاوت و مشبندی در گمبیت است. با تقسیمبندی اصولی اطراف سوراخها و کنترل دقیق ابعاد مش، میتوان به مشی منظم، پایدار و مناسب برای تحلیلهای دقیق CFD دست یافت.
کلیدواژه ها : مشبندی سازمانیافته صفحه سوراخدار - مش Structured صفحه متخلخل - ترسیم صفحه سوراخدار در گمبیت - Structured Meshing Perforated Plate - ترسیم هندسههای متفاوت در گمبیت - GAMBIT Software
