ایجاد مش ساختاریافته برای هندسهی دوبعدی اتصالات لولهها در ICEM
۱. معرفی اتصالات لولهها و اهمیت آنها در تحلیل CFD
اتصالات لولهها از اجزای کلیدی سیستمهای انتقال سیالات به شمار میروند و نقش تعیینکنندهای در الگوی جریان، افت فشار و توزیع تنش بر دیوارهها دارند. هندسههایی مانند زانوییها، سهراهیها و انشعابات دوبعدی، اگرچه در ظاهر سادهاند، اما به دلیل تغییر ناگهانی مسیر جریان، نواحی جدایش و گردابه ایجاد میکنند. بنابراین، شبیهسازی دقیق آنها نیازمند طراحی مش با کیفیت بالاست.
۲. تعریف هندسهی دوبعدی اتصالات لوله
در مدلسازی دوبعدی، اتصال لولهها معمولاً بهصورت مقطع مسطح از یک هندسه سهبعدی یا یک مسئله ذاتاً دوبعدی در نظر گرفته میشود. کانالهای ورودی و خروجی با عرض یکسان یا متفاوت تعریف شده و محل اتصال آنها بهصورت تقاطع یا انشعاب ترسیم میگردد. یکنواختی خطوط هندسی و تداوم دیوارهها، پایهی ایجاد یک مش ساختاریافته مناسب است.
۳. دامنه محاسباتی و تعیین مرزها
دامنه محاسباتی شامل بخشهای مستقیم بالادست و پاییندست اتصال است تا توسعهی کامل جریان قبل و بعد از ناحیه اتصال تضمین شود. ورودیها، خروجیها و دیوارههای جامد بهطور شفاف مشخص میشوند تا مرزبندی هندسی با شرایط فیزیکی مسئله همخوانی داشته باشد. این مرحله تأثیر مستقیمی بر سازماندهی بلوکبندی در ICEM دارد.
۴. مفهوم مش ساختاریافته در اتصالات لولهای
در هندسههای دوبعدی اتصالات لولهها، مش ساختاریافته معمولاً از المانهای چهارضلعی تشکیل میشود که بهصورت منظم در امتداد جریان چیده شدهاند. این نوع مش امکان کنترل جهتگیری المانها و جلوگیری از اعوجاج شدید را فراهم میکند. بهویژه در نواحی تقاطع، حفظ ساختار منظم مش اهمیت زیادی در دقت نتایج عددی دارد.
۵. بلوکبندی و استفاده از ساختارهای چندشاخه
اتصالات لولهها اغلب شامل شاخههای متعدد هستند که نیازمند بلوکبندی هوشمندانه میباشند. در ICEM، دامنه به چند بلوک مرتبط تقسیم میشود تا هر شاخه از اتصال، الگوی مش منظم و پیوسته داشته باشد. سازماندهی صحیح بلوکها در محل تلاقی لولهها مانع ایجاد المانهای بدشکل و شکست توپولوژی مش میشود.
۶. کنترل تراکم مش در ناحیهی اتصال
محل اتصال لولهها، به دلیل تغییر مسیر و سرعت جریان، یکی از نواحی بحرانی دامنه محسوب میشود. افزایش تدریجی تراکم مش در این بخش باعث ثبت دقیق گرادیانهای سرعت و فشار میگردد. همزمان، کاهش تدریجی تراکم در بخشهای مستقیم لولهها به حفظ تعادل بین دقت و هزینه محاسباتی کمک میکند.
۷. بررسی کیفیت مش و اطمینان از پایداری حل
پس از تولید مش، کیفیت آن از نظر یکنواختی، تعامد المانها و نسبت کشیدگی بررسی میشود. در ناحیهی اتصال، هرگونه افت کیفیت میتواند منجر به ناپایداری عددی یا خطا در پیشبینی افت فشار گردد. اصلاح موضعی بلوکبندی و توزیع المانها در این مرحله، بخش مهمی از فرآیند آمادهسازی مش است.
۸. آمادهسازی مش برای حل عددی
در گام نهایی، مرزهای فیزیکی شامل ورودیها، خروجیها و دیوارهها نهایی شده و مش ساختاریافته برای انتقال به حلگر آماده میشود. مش مناسب امکان تحلیل دقیق پدیدههایی مانند افت فشار موضعی، توزیع میدان سرعت و شکلگیری گردابهها در ناحیه اتصال را فراهم میسازد.
کلیدواژه ها : ICEM CFD-مشساختاریافته-اتصالاتلولهها-هندسهدوبعدی-Quad Mesh-Blocking-انشعابجریان-افتفشار-کنترلتراکممش-کیفیتمش-دامنهمحاسباتی-مدلسازیجریان-شبیهسازی CFD-انتقالمشبهFluent
