ایجاد مش ساختاریافته برای ایرفویل دوبعدی NACA 2412 در ICEM
۱. معرفی ایرفویل NACA 2412 و اهمیت آن در CFD
ایرفویل NACA 2412 یکی از شناختهشدهترین ایرفویلهای سری چهاررقمی NACA است که به دلیل ویژگیهای آیرودینامیکی متعادل، بهطور گسترده در مطالعات آموزشی و مهندسی مورد استفاده قرار میگیرد. این ایرفویل دارای خمیدگی متوسط و ضخامت نسبی مشخص است که آن را به گزینهای مناسب برای بررسی پدیدههایی مانند توزیع فشار، لایه مرزی و نیروی برا در تحلیلهای دوبعدی CFD تبدیل میکند.
۲. تعریف هندسه دوبعدی ایرفویل
هندسهی دوبعدی NACA 2412 معمولاً بر اساس مختصات استاندارد این ایرفویل تعریف میشود که شکل دقیق لبهی حمله و لبهی فرار را مشخص میکند. این هندسه بهصورت یک منحنی بسته در صفحه دوبعدی ترسیم شده و بهعنوان مرز جامد در دامنه محاسباتی قرار میگیرد. دقت در تعریف لبهی حمله و پیوستگی منحنیها نقش مهمی در کیفیت نهایی مش دارد.
۳. ایجاد دامنه محاسباتی اطراف ایرفویل
برای شبیهسازی جریان خارجی، ایرفویل درون یک دامنه محاسباتی بزرگتر قرار میگیرد که نمایانگر جریان آزاد است. این دامنه معمولاً بهصورت یک پروفیل دایرهای یا مستطیلی با فواصل کافی از ایرفویل تعریف میشود تا اثر مرزهای خارجی بر جریان اطراف ایرفویل به حداقل برسد. انتخاب ابعاد مناسب دامنه، پیشنیاز دستیابی به نتایج قابل اعتماد است.
۴. مفهوم مش ساختاریافته در جریانهای اطراف ایرفویل
در تحلیل ایرفویلها، مش ساختاریافته به دلیل توانایی بالا در راستاسازی المانها با خطوط جریان و لایه مرزی اهمیت ویژهای دارد. در حالت دوبعدی، این نوع مش معمولاً از المانهای چهارضلعی تشکیل میشود که بهصورت منظم از سطح ایرفویل به سمت مرزهای دوردست کشیده شدهاند. این ساختار، دقت پیشبینی گرادیانهای سرعت و فشار را بهبود میبخشد.
۵. بلوکبندی دامنه و استفاده از O-Block
برای ایجاد مش ساختاریافته اطراف ایرفویل، معمولاً از توپولوژی O-Block استفاده میشود. در این روش، یک بلوک حلقوی اطراف ایرفویل ایجاد میگردد که امکان تولید لایههای منظم و پیوسته در مجاورت سطح را فراهم میکند. O-Block نقش کلیدی در ثبت دقیق رفتار لایه مرزی و کاهش اعوجاج المانها در اطراف لبهی حمله ایفا میکند.
۶. کنترل تراکم مش روی سطح ایرفویل و لایه مرزی
تراکم مش در نزدیکی سطح ایرفویل بهطور قابل توجهی افزایش داده میشود تا تغییرات شدید میدان جریان در لایه مرزی بهدرستی مدلسازی گردد. رشد تدریجی اندازه المانها از سطح ایرفویل به سمت دامنهی آزاد، باعث ایجاد تعادل بین دقت حل و هزینه محاسباتی میشود. این تنظیمات در تحلیلهای آیرودینامیکی از اهمیت اساسی برخوردارند.
۷. بررسی کیفیت مش و تأثیر آن بر نتایج آیرودینامیکی
کیفیت مش تولیدشده از نظر یکنواختی، تعامد و نسبت کشیدگی المانها بررسی میشود. در نواحی حساس مانند لبهی حمله و نزدیکی لایه مرزی، افت کیفیت مش میتواند منجر به خطا در پیشبینی ضریب برا و پسا شود. به همین دلیل، بازبینی بلوکبندی و توزیع مش پیش از انتقال به حلگر ضروری است.
۸. آمادهسازی مش برای شبیهسازی جریان
در مرحله نهایی، مرزهای فیزیکی شامل ایرفویل، مرز ورودی جریان آزاد و مرز خروجی تعریف میشوند. پس از آن، مش دوبعدی ساختاریافته برای انتقال به حلگر آماده شده و بابل انجام شبیهسازی، امکان بررسی پارامترهایی مانند توزیع ضریب فشار، میدان سرعت و نیروهای آیرودینامیکی فراهم میگردد.
کلیدواژه ها : ICEM CFD-ایرفویل NACA 2412-مشساختاریافته-جریاناطرافایرفویل-O Block-Quad Mesh-لایهمرزی-مدلسازیدوبعدی-آیرودینامیک-کیفیتمش-توزیعفشار-نیرویبرا-شبیهسازی CFD-انتقالمشبهFluent
