در شبیهسازی جریان در حفره (Lid-Driven Cavity Flow)، تعیین دقیق و صحیح شرایط مرزی از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. شرایط مرزی به تعیین رفتار سیال در اطراف مرزهای دامنه محاسباتی کمک میکند و تاثیر مستقیمی بر نتایج نهایی شبیهسازی دارد. در نرمافزار انسیس فلوئنت (ANSYS Fluent)، شرایط مرزی به صورت قابل تنظیم و طراحی شدهاند تا بتوان جریان پیچیده و جابجاییهای سیال را با دقت مدل کرد.
در مسئله جریان در حفره، معمولاً حفره مکعب یا مستطیل شکل در نظر گرفته میشود که از چهار دیواره تشکیل شده است. در اینجا مرزها به سه دسته تقسیم میشوند:
دیوارهای ایستا (Stationary Walls): سه دیواره از حفره ثابت هستند و دیوارهها به صورت جامد و بدون حرکت تعریف میشوند. این دیوارهها شرایط مرزی از نوع دیوار (Wall Boundary Condition) دارند که معمولاً شرط بدون لغزش (No-Slip) روی آنها اعمال میشود؛ بدین معنی که سرعت سیال در مرز صفر است و سیال نسبت به دیواره هیچ حرکتی ندارد.
دیوار متحرک (Moving Lid): بالاترین دیواره حفره، به عنوان درب (Lid) متحرک تعریف میشود که معمولا سرعت مشخصی دارد (مثلاً سرعت ثابت u). این دیواره شرایط مرزی از نوع دیوار با حرکت (Moving Wall) است. سرعت این دیواره جهتدهی جریان داخل حفره را ایجاد میکند و منجر به جریان گردابی در داخل حفره میشود.
شرایط مرزی دیگر: بسته به نوع مدل و فرضیات شبیهسازی، ممکن است شرایط مرزی دیگری مانند ورودی یا خروجی جریان تعریف نشود چون معمولاً در مسئله Cavity تمامی مرزها دیواره هستند.
نحوه تعریف شرایط مرزی در انسیس فلوئنت
در نرمافزار فلوئنت پس از وارد کردن هندسه و شبکهبندی (Meshing)، به بخش تعریف شرایط مرزی میرویم و عملیات زیر را انجام میدهیم:
- انتخاب هر دیواره از نماهای شبکه و اختصاص نوع شرط مرزی به آن.
- روی سه دیواره باقیمانده، نوع مرز را Wall و حالت No-Slip انتخاب میکنیم.
- برای دیواره متحرک، Wall را انتخاب میکنیم ولی در بخش سرعت دیواره (Wall Velocity) مقدار متوسط سرعت در راستای موازی دیواره را وارد میکنیم. معمولا سرعت فقط در یک جهت ثابت است و دیگر مؤلفهها صفر درنظر گرفته میشوند.
- دقت کنید که دما یا ویژگیهای دیگر مرزی که لازم است، بسته به نوع شبیهسازی (هیدرودینامیکی، انتقال حرارت و …) تنظیم گردد.
با انجام صحیح این مرحله، شبیهسازی جریان در حفره قادر خواهد بود الگوی واقعی جریان پر پیچ و خم درون حفره را منعکس کند و نتایج قابل اعتماد ارایه دهد.
کلیدواژه ها : انسیس فلوئنت-Conditions Boundary-شرایط مرزی-Cavity Flow-شبیهسازی جریان-Lid Driven حفره-تعریف دیواره-Moving Wall-دیوار سرعت-No Slip-ANSYS Fluent-Fluid Flow-سیال مدل-مرز جریان-متحرک درب-فلوئنت conditions boundaries cavity flow-
