ایجاد مش ساختاریافته برای هندسهی اتصالات سهبعدی لولهها در ICEM
۱. تعریف مسئله و ماهیت هندسه
در تحلیل جریان در شبکههای لولهکشی سهبعدی، هندسهی اتصالات نقش تعیینکنندهای در رفتار جریان، افت فشار و ایجاد نواحی گردابهای دارد. در ICEM CFD، این هندسهها معمولاً بهصورت ایدهآلشده و با حذف جزئیات غیرضروری مدل میشوند تا تمرکز شبیهسازی بر پدیدههای اصلی جریان حفظ گردد. در این مرحله، ساختار کلی اتصال لولهها، تعداد شاخهها و نحوهی انشعاب آنها در فضای سهبعدی بهعنوان مبنای مدلسازی در نظر گرفته میشود.
۲. شکلدهی موجودیتهای هندسی سهبعدی
پس از مشخص شدن پیکربندی اتصال، هندسه از طریق تعریف موجودیتهای پایه شامل نقاط، منحنیها و سطوح سهبعدی شکل میگیرد. محورهای لولهها بهعنوان خطوط مرجع تعریف شده و مقاطع دایرهای یا معادل آنها پیرامون این محورها ایجاد میشوند. سپس سطوح با اتصال مناسب مقاطع متوالی ساخته میشوند تا حجم پیوستهی لوله و نواحی اتصال بهصورت کامل شکل گیرد. در این مرحله، پیوستگی هندسی و همراستایی سطوح در ناحیهی اتصال اهمیت زیادی دارد، زیرا مبنای ایجاد مش ساختاریافته محسوب میشود.
۳. آمادهسازی هندسه برای مش ساختاریافته
برای تولید مش ساختاریافته، هندسه باید به بلوکهای منطقی قابل کنترل تقسیم شود. در اتصالات سهبعدی لولهها، این تقسیمبندی معمولاً با تفکیک حجم اتصال به نواحی منظم پیرامون شاخهها انجام میگیرد. هدف از این کار، ایجاد حجمهایی با توپولوژی قابل نگاشت به مشهای هگزاhedral است تا امکان کنترل دقیق توزیع المانها در راستای طول لوله و نواحی اتصال فراهم شود.
۴. تعریف بلوکبندی (Blocking) و کنترل توپولوژی
در ادامه، هندسه بهصورت بلوکبندیشده در محیط ICEM نمایش داده میشود. هر بلوک نمایندهی یک بخش مشخص از دامنه محاسباتی است که قابلیت تولید مش منظم را دارد. در این مرحله، تطابق لبهها و سطوح بلوکها با هندسه واقعی لولهها برقرار میشود تا شکل هندسی بدون اعوجاج در مش بازتاب یابد. نحوهی اتصال بلوکها در محل انشعابها نقش کلیدی در جلوگیری از ایجاد المانهای بدشکل دارد.
۵. تنظیم توزیع شبکه و تراکم المانها
با تثبیت ساختار بلوکها، توزیع گرهها و المانها در راستای طولی و شعاعی لولهها تنظیم میشود. در نواحی اتصال و خمها، معمولاً تراکم مش افزایش مییابد تا تغییرات شدید میدان سرعت و فشار بهدرستی ثبت شوند. این کنترل تدریجی اندازه المانها موجب میشود که مش نهایی هم از نظر دقت عددی و هم از نظر هزینه محاسباتی متعادل باشد.
۶. ارزیابی کیفیت مش ساختاریافته
مش تولیدشده از نظر کیفیت هندسی بررسی میشود تا اطمینان حاصل گردد که المانها از اعوجاج بیش از حد، کشیدگی نامناسب یا عدم تعامد رنج نمیبرند. در اتصالات سهبعدی لولهها، کیفیت مش در ناحیهی اتصال اهمیت ویژهای دارد، زیرا این نواحی مستعد ناپایداری عددی و تولید خطا در حل هستند. اصلاح بلوکبندی یا توزیع مش در این مرحله، نقش اساسی در بهبود پایداری حل دارد.
۷. آمادهسازی مش برای شبیهسازی CFD
در گام نهایی، مرزهای فیزیکی شامل ورودیها، خروجیها و دیوارههای لولهها بهصورت واضح مشخص شده و مش ساختاریافته برای انتقال به حلگر آماده میشود. در این حالت، دامنه محاسباتی از نظر هندسی و عددی آماده است تا مدلهای فیزیکی جریان در نرمافزار حلگر اعمال شوند. کیفیت بالای مش ساختاریافته در این نوع هندسهها، امکان تحلیل دقیقتر افت فشار و الگوهای جریان را فراهم میکند.
کلیدواژه ها : ICEM CFD-مشساختاریافته-هندسهسهبعدی-اتصالاتلولهها-مدلسازیجریان-Blocking-Multi Block-Hexa Mesh-هندسهحجمی-کیفیتمش-تراکممش-پایداریحل-CFD-انتقالمشبهFluent
