ایجاد مش ساختاریافته برای هندسهی دوبعدی و آشنایی با Y Block
۱. مقدمه و هدف مدلسازی دوبعدی
در بسیاری از مسائل مهندسی سیالات، استفاده از مدلهای دوبعدی بهعنوان گام نخست تحلیل عددی، نقش مهمی در درک رفتار جریان و کاهش هزینههای محاسباتی دارد. هندسههای دوبعدی ساده امکان تولید مش ساختاریافته با کیفیت بالا را فراهم میکنند و بهعنوان مبنایی برای یادگیری مفاهیم بلوکبندی در ICEM CFD شناخته میشوند. در این میان، آشنایی با Y Block بهعنوان یکی از ابزارهای کلیدی، امکان مدلسازی تقاطعها و انشعابهای دوبعدی را فراهم میسازد.
۲. تعریف هندسهی دوبعدی و دامنه محاسباتی
هندسهی دوبعدی در ICEM معمولاً بهصورت سطوح مسطح تعریف میشود که نمایانگر مقطع یک دامنه سهبعدی یا یک مسئله ذاتاً دوبعدی است. مرزهای دامنه شامل ورودی، خروجی و دیوارهها بهگونهای ترسیم میشوند که ساختار جریان بهصورت واضح قابل تشخیص باشد. سادگی این هندسهها، امکان تمرکز بر کیفیت مش و نحوهی سازماندهی شبکه را فراهم میکند.
۳. مفهوم مش ساختاریافته در هندسههای دوبعدی
مش ساختاریافته در حالت دوبعدی متشکل از المانهای منظم چهارضلعی است که ارتباط توپولوژیکی مشخص و قابل پیشبینی دارند. این نوع مش به دلیل یکنواختی و همراستایی المانها، از نظر دقت عددی و پایداری حل مزیت قابل توجهی دارد. در هندسههای دوبعدی ساده، استفاده از مش ساختاریافته بهعنوان انتخابی مرجع در تحلیلهای عددی شناخته میشود.
۴. معرفی Y Block و نقش آن در بلوکبندی دوبعدی
Y Block نوعی ساختار بلوکبندی است که برای مدلسازی نواحی با انشعاب یا تقاطع جریان در هندسههای دوبعدی بهکار میرود. این بلوک امکان تقسیم دامنه به سه شاخهی متصل را فراهم میکند، بدون آنکه پیوستگی مش ساختاریافته از بین برود. استفاده صحیح از Y Block کمک میکند تا توزیع المانها در محل تقاطع متعادل باقی بماند و از ایجاد المانهای اعوجاجیافته جلوگیری شود.
۵. تطبیق Y Block با مرزهای هندسی
پس از تعریف Y Block، لبهها و گوشههای آن با مرزهای واقعی هندسه دوبعدی تطبیق داده میشوند. این تطبیق باعث میشود که الگوی مش ساختاریافته کاملاً منطبق با خطوط جریان و مرزهای فیزیکی مسئله باشد. در نواحی مجاور انشعاب، آرایش مناسب بلوکها نقش تعیینکنندهای در حفظ کیفیت المانها دارد.
۶. تنظیم تراکم مش در نواحی بحرانی
در نزدیکی محل انشعاب یا تغییر جهت جریان، معمولاً تراکم مش افزایش مییابد تا گرادیانهای شدید سرعت و فشار بهدرستی ثبت شوند. تغییر تدریجی اندازه المانها در امتداد بلوکهای Y شکل، باعث بهبود همگرایی حل و کاهش خطای عددی میشود. این مرحله، پیوند مستقیمی با مفهوم بهینهسازی توزیع مش دارد.
۷. بررسی کیفیت مش و آمادهسازی برای حل عددی
پس از تولید مش دوبعدی ساختاریافته، کیفیت شبکه از نظر یکنواختی، تعامد و حداقل اعوجاج بررسی میشود. Y Block در صورتیکه بهدرستی پیادهسازی شود، موجب ایجاد توزیع متوازن المانها در نواحی پیچیده هندسه خواهد شد. در پایان، مرزهای فیزیکی مشخص شده و مش دوبعدی برای انتقال به حلگر و انجام شبیهسازی آماده میگردد.
کلیدواژه ها : ICEM CFD-مشساختاریافته-هندسهدوبعدی-Y Block-Blocking-Quad Mesh-توپولوژیمش-انشعابجریان-کیفیتمش-کنترلتراکم-پایداریعددی-مدلسازیدوبعدی-شبیهسازی CFD-انتقالمشبهFluent
