ایجاد شبکه در ICEM برای تحلیل جریان جابهجایی آزاد
۱. معرفی جابهجایی آزاد و اهمیت آن در تحلیل CFD
جریان جابهجایی آزاد زمانی رخ میدهد که حرکت سیال بهعلت اختلاف چگالی ناشی از تغییرات دما و تحت تأثیر نیروی گرانش ایجاد شود. این نوع جریان در بسیاری از مسائل مهندسی مانند انتقال حرارت در اتاقها، خنککاری تجهیزات الکتریکی و تهویه طبیعی ساختمانها نقش مهمی دارد. شبیهسازی دقیق جابهجایی آزاد مستلزم ایجاد شبکهای است که بتواند میدانهای دما و سرعت با گرادیانهای شدید را بهدرستی ثبت کند.
۲. ویژگیهای خاص مش در مسائل جابهجایی آزاد
در تحلیل جابهجایی آزاد، مرز بین لایههای گرم و سرد سیال معمولاً با تغییرات تدریجی اما پیوسته همراه است. به همین دلیل، شبکه محاسباتی باید قادر به نمایش دقیق لایههای مرزی حرارتی و نواحی صعود یا نزول جریان باشد. یکنواختی نسبی شبکه و تغییر تدریجی اندازه المانها از ویژگیهای کلیدی مش مناسب در این نوع مسائل محسوب میشود.
۳. تعریف دامنه محاسباتی در ICEM
دامنه محاسباتی میتواند یک محفظه ساده، یک کانال عمودی یا یک اتاق بسته باشد که در آن سطوح گرم و سرد تعریف شدهاند. در ICEM، ابتدا هندسه دامنه سیال بهصورت ساده و بدون جزئیات غیرضروری ترسیم میشود تا تمرکز بر پدیده جابهجایی آزاد حفظ گردد. مشخصبودن جهت گرانش در این مرحله برای ادامه تحلیل ضروری است.
۴. انتخاب نوع شبکه برای تحلیل جابهجایی آزاد
برای دامنههای ساده، استفاده از مش ساختاریافته با المانهای منظم میتواند دقت و پایداری مناسبی فراهم کند. با این حال، در هندسههای پیچیدهتر یا دارای زوایای متعدد، مش غیر ساختاریافته یا ترکیبی انتخاب منطقیتری است. هدف اصلی، پوشش کامل دامنه و کنترل دقیق اندازه المانها در نواحی حساس حرارتی است.
۵. افزایش تراکم مش در نزدیکی دیوارههای گرم و سرد
دیوارههایی که تبادل حرارتی در آنها رخ میدهد، نیازمند شبکهای ریزتر در مجاورت خود هستند. این ریزشدگی مش امکان ثبت دقیق لایه مرزی حرارتی و تغییرات دمای شدید نزدیک سطح را فراهم میکند. در ICEM، کنترل تدریجی تراکم مش در این نواحی یکی از عوامل اصلی افزایش دقت نتایج است.
۶. پیوستگی شبکه و جلوگیری از ناپایداری عددی
در مسائل جابهجایی آزاد، ناپایداریهای عددی معمولاً در اثر تغییر ناگهانی اندازه المانها یا کیفیت پایین شبکه ایجاد میشوند. بنابراین، حفظ پیوستگی شبکه و جلوگیری از نسبت کشیدگی بالا در المانها اهمیت زیادی دارد. شبکهای هموار و منظم به پایداری بیشتر حل عددی کمک میکند.
۷. بررسی کیفیت شبکه برای تحلیل حرارتی–جریانی
پس از تولید شبکه، شاخصهای کیفیت مانند نسبت ابعاد، زاویه المانها و توزیع اندازه شبکه بررسی میشوند. کیفیت مناسب مش در این مرحله تضمین میکند که تعامل بین میدان دما و سرعت بهدرستی شبیهسازی شود و نتایج فیزیکی قابل اعتماد بهدست آید.
۸. آمادهسازی شبکه برای حل مسائل جابهجایی آزاد
در مرحله نهایی، شبکه تولیدشده برای انتقال به حلگر آماده میشود. نامگذاری صحیح مرزهای حرارتی و دیوارهها، تعیین ناحیه سیال و اطمینان از یکپارچگی شبکه از گامهای ضروری این مرحله هستند. شبکه مناسب امکان تحلیل دقیق الگوی گردش سیال ناشی از جابهجایی آزاد را فراهم میسازد.
کلیدواژه ها : ICEM CFD-جابهجاییآزاد-ایجادشبکه-تحلیلحرارتی-انتقالحرارتطبیعی-دامنهمحاسباتی-کنترلتراکممش-لایهمرزیحرارتی-کیفیتمش-پایداریعددی-شبیهسازی CFD-جریانحرارتی-گرادیاندما-مدلسازیمحفظه-انتقالمشبه
