ایجاد مش ساختاریافته برای هندسهی کره و مکعب در ICEM
۱. تعریف دامنه محاسباتی و هدف مدلسازی
در شبیهسازیهای عددی جریان یا انتقال حرارت، استفاده از هندسههای پایه مانند کره و مکعب نقش مهمی در تحلیلهای مرجع، اعتبارسنجی مدلهای عددی و بررسی رفتار جریان در اطراف موانع سهبعدی دارد. در ICEM CFD، این هندسهها بهصورت ایدهآل و با ابعاد دقیق تعریف میشوند تا امکان تولید مش ساختاریافته و کنترلشده فراهم گردد. هدف اصلی در این مرحله، ایجاد دامنهای ساده اما از نظر عددی پایدار است که شرایط فیزیکی مسئله را بهدرستی منعکس کند.
۲. ایجاد هندسه سهبعدی پایه
فرآیند مدلسازی با تعریف حجمهای هندسی ساده آغاز میشود. مکعب بهعنوان یک حجم منشوری با سطوح مسطح و متعامد تعریف میگردد و کره بهصورت حجمی با تقارن کامل شعاعی در فضای سهبعدی قرار میگیرد. موقعیت نسبی این احجام در دامنه محاسباتی بهگونهای تنظیم میشود که تداخل یا ناپیوستگی هندسی ایجاد نگردد. دقت در تعریف سطوح و یکنواختی هندسه، پیشنیاز اصلی برای تولید مش ساختاریافته محسوب میشود.
۳. آمادهسازی توپولوژی مناسب برای مش ساختاریافته
برای تولید مش ساختاریافته، لازم است هندسه به نواحی قابل نگاشت به شبکههای منظم تقسیم شود. در مورد مکعب، این فرآیند بهطور طبیعی ساده بوده و حجم بهصورت مستقیم قابلیت مشبندی ساختاریافته دارد. در مقابل، کره نیازمند تقسیمبندی منطقی حجم به بلوکهایی است که بتوانند تقریب مناسبی از سطح خمیده ارائه دهند. این مرحله بهعنوان پایهی ایجاد بلوکبندی مناسب، نقش کلیدی در کیفیت نهایی مش دارد.
۴. تعریف بلوکبندی (Blocking) و تطبیق آن با هندسه
در این مرحله، بلوکهای ساختاریافته بهگونهای تعریف میشوند که با مرزهای هندسی کره و مکعب منطبق گردند. برای مکعب، بلوکبندی معمولاً بهصورت مستقیم و منتظم انجام میشود. در مورد کره، بلوکها بهصورت چندبخشی و متقارن تنظیم میشوند تا انحنای سطح با حداقل اعوجاج در مش نمایش داده شود. تطبیق دقیق لبهها و سطوح بلوکها با مرزهای هندسی، مانع ایجاد المانهای بدشکل در فرآیند مشسازی میشود.
۵. تنظیم توزیع المانها و تراکم مش
پس از تثبیت بلوکها، توزیع گرهها در راستاهای مختلف حجم انجام میگیرد. در نزدیکی سطوح کره و دیوارههای مکعب، تراکم مش معمولاً افزایش مییابد تا گرادیانهای شدید متغیرهای فیزیکی بهدرستی ثبت شوند. تغییر اندازه المانها بهصورت تدریجی انجام میشود تا از ایجاد ناپیوستگی عددی و افت کیفیت مش جلوگیری گردد.
۶. ارزیابی کیفیت مش ساختاریافته
مش تولیدشده از نظر شاخصهای کیفی مانند یکنواختی، تعامد و میزان اعوجاج بررسی میشود. برای هندسههای منحنی مانند کره، توجه ویژهای به نواحی نزدیک به سطح لازم است، زیرا این بخشها مستعد کاهش کیفیت المانها هستند. اصلاح بلوکبندی یا توزیع مش در این مرحله، نقش تعیینکنندهای در بهبود پایداری و همگرایی حل عددی دارد.
۷. آمادهسازی مش برای حل عددی
در پایان، مرزهای فیزیکی شامل سطح کره، سطوح مکعب و مرزهای دامنه خارجی مشخص شده و مش ساختاریافته برای انتقال به حلگر آماده میشود. در این وضعیت، دامنه محاسباتی از نظر هندسی و عددی آمادهی اعمال مدلهای فیزیکی و انجام شبیهسازی CFD است. استفاده از مش ساختاریافته در چنین هندسههای سادهای، امکان دستیابی به نتایج دقیق و قابل اعتماد را فراهم میکند.
کلیدواژه ها : ICEM CFD-مشساختاریافته-هندسهسهبعدی-کره-مکعب-Blocking-Hexa Mesh-توپولوژیمش-کیفیتمش-اعوجاج-کنترلتراکم-دامنهمحاسباتی-شبیهسازی CFD-انتقالمشبهFluent
