شکل یک، قسمت های غیر ضروری معمولا حذف می شوند.
دانشجویان مهندسی مکانیک، هوافضا، عمران و ... در حوزه سیالات سوالات زیادی درباره شبکه بندی (مش) دارند و میخواهند که اطلاعات بیشتری داشته باشند ، بنابراین فکر کردم راجع به روشی که معمولاً هنگام شروع یک پروژه مش بندی استفاده می کنم ارائه دهم تا به بیشتر سوالات شما پاسخ داده شود.
اولین نکته ای که باید بدانید آشغال ورودی برابر با آشغال خروجی می باشد، یعنی توقعی از یک مش ناکارآمد نداشته باشید، 90 درصد خطا ها مربوط به مش های اشتباه است.
هرکسی که مدتی در حال حل کردن با نرم افزار های حلال CFD (فرقی ندارد انسیس فلوئنت، سی اف ایکس، کامسول و ..) باشد، درک می کند که نقش یک هندسه تمیز برای هر شبیه سازی CFD چقدر مهم است.
نکات گفته شده در پایین را در هر پروژه انجام دهید.
تا 90 درصد خطا ها برطرف شود!
1. اولین مرحله در تجزیه و تحلیل، نیاز به آماده سازی هندسه برای مش بندی دارد. این اغلب نیاز به تمیز کردن مدل CAD با از بین بردن لبه های کوچک ، فیس ها ، تقسیم هندسه برای مش و برش دادن (برای مدل های متقارن) دارد. برای این مثال ، در شکل 1 بسیاری از جزئیات غیرضروری حذف شده اند.
2. برای محدود کردن تعداد اتصالهای (نقاط اتصال) مش خود با توجه به مناطق اصلی تصمیم بگیرید. طبیعی است که در خیلی از موارد میزان زیادی سطح با هم در ارتباط هستند اما آیا این سطوح با هم ارتباط ضروری دارند؟ اگر میزان ارتباط انها ضروری نبود،احتمالا باید فورا اقدام به حذف کنید زیرا که تعداد زیادی اینترفیس خواهید داشت اما برای مثال اجزای دوار ، سطح بین سیال و جامد برای انتقال حرارت (اینترفیس های کوپل شده) و مدل سازی یک محیط متخلخل است نیازمند حذف نخواهد بود (اگر حذف شود هیچ نوع ارتباطی وجود نخواهد داشت که اشتباه است).
3. مدل خود را تجزیه کنید - تصمیم بگیرید که دامنه، چند بدنه یا تک بدنه خواهد بو؟ یا حتی براساس اتصال ها یک پارت تشکیل می دهند؟
شکل 2 تجزیه هندسه اتاق سرور برای مش با متد آجری را نشان می دهد و همچنین نشان می دهد که، برای این هندسه ،مخصوصا در یک بدنه ممکن است برای مش زدن از متد تتراهیدرال نیز استفاده شود.
در صورت استفاده از عناصر آجری ، با تجزیه هندسه خود از مناطقی با قابلیت کنترل اندازه محلی، شروع کنید. همچنین اگر جزئیات بسیار زیاد و دقت بالا تری نیازمندید، در صورت امکان از عناصر شش ضلعی (هگزاهیدرال) نیز استفاده کنید. کارآمدترین مش های CFD برای هندسه های پیچیده ترکیبی است و معمولا ترکیبی از عناصر چهار ضلعی (تتراهیدرال) و آجری می باشد.
4- برای مش بندی چند بدنه (مولتی بادی) از شبکه بندی انتخابی استفاده کنید ، توجه ویژه ای به دستور کار مش داشته باشید. باید ابتدا قسمت های مولتی زون یا سویپ مش زده شوند.
شکل 2 ، برای آماده سازی مش، هر قسمت از متد مناسب مش استفاده کنید، به مش پیشفرض اکتفا نشود.
شبکه های حاصل از هر روش در شکل 3 نشان داده شده است. شبکه ها از همان اندازه عمومی و تنظیمات تورم (اینفلیشن، مش لایه مرزی) استفاده می کنند. مش چهار ضلعی تقریباً سه برابر تعداد عناصر مش آجری است. آمار مش نشان داده شده در نکته شماره 8 خواهید دید که مش تتراهیدرال حتی منجر به کیفیت پایین تر شده است.
شکل 3 ، مقایسه دو نوع مش زده شده
5. این نکته را بشدت جدی بگیرید، ، برای تعریف ورودی ها ، محل های خروجی ، دیوارها یا مناطق دیگر که در مراحل بعدی و مخصوصا جمع آوری داده ها به کار می روند از نام گذاری استفاده کنید. فقط مناطق ضروری را نام گذاری نکنید، مناطقی که شرایط خاصی دارد نیز فراموش نشوند. به یاد داشته باشید که هم سطح و هم حجم (فیس ها و بادی ها) را گروه بندی کنید. با استفاده از نامگذاری شده می توانید برای فعال یا غیرفعال کردن سریع سطوح برای پیدا کردن سریع، هنگام پس پردازش، بسیار مفید باشد.
شکل 4 ، اطمینان حاصل کنید که از نام گذاری صحیح استفاده می کنید، به فیزیک مسئله توجه شود.
6. اطمینان حاصل کنید که از تنظیمات عمومی مش بندی،به شیوه مناسب فیزیک در نرم افزار خود استفاده می کنید.
7. از لایه های تورم غافل نشوید! اینفلشن، بسیار با اهمیت می باشد، در نزدیکی دیواره گردایان سرعت وجود دارد، در این نقاط تغییرات شدید سرعت رخ می دهد تا سرعت به صفر برسد، اگر از این مورد غافل شوید، احتمالا مش شما اشتباه است.
شکل 5، مش لایه مرزی (تورم یا اینفلیشن)
8) استفاده از توابع اندازه پیشرفته ( advanced size functions ) برای اکثر آنالیزهای CFD توصیه می شود.
9) به کیفیت مش توجه داشته باشید و سعی کنید عناصر بسیار چسبان و کوچک یا عناصر نسبت ابعاد بزرگ را محدود کنید. در بسیاری اوقات ، چک کردن کیفیت مش می تواند توسط حل کننده مورد نظر یا استفاده از CFD-Post با ترسیم ایزو-والیوم انجام شود. در شکل 6 ، مقیاسی از مش آجری و مش تترا هیدرال به صورت آمار کلی ارائه شده است. همچنین یک هیستوگرام از کیفیت برای مش چهار ضلعی و عناصر زیر 0.3 را نشان می دهد.
شکل 6 ، جدول اطلاعات مش و بهبود کیفیت
10. با احتیاط از تنظیمات نرخ رشد استفاده کنید. نرخ رشد پیش فرض 1.2 به طور معمول در تجزیه و تحلیل CFD برای افزایش حجم سلول به تدریج و گرفتن فیزیک جریان پذیرفته می شود. تغییرات جزئی در تنظیم رشد می تواند تأثیر زیادی در تعداد حجم و اندازه سلول های شما داشته باشد!
11. کسب استقلال از مش نکته دیگری از است که من همیشه در پروژه ها استفاده می کنم، هر بار با استفاده از یک حلال ساده، مسئله را حل کرده و سپس، با استفاده از تحلیل نتایج تغییرات را برسی میکنم، اگر از میزانی اندازه مش کوچک تر شد، ولی تغییری در پاسخ مشاهده نکردید، مش شما استقلال از مش دارد، آنگاه با استفاده از یک حلال با کیفیت ، به حل بپردازید. این کار زمان بر اما صددرصد ضروری است.
12. بعد از گرفتن نتایج، با داده های تجربی، ذهن مهندسی خود، تئوری و مقایسه اوردر های پاسخ ها، اگر تنظیمات نرم افزار حلال، صحیح باشد، مشکلی که شما را آشفته کرده را در مش بندی جستجو کنید.
13. نکته شماره یازده را به صورت پارامتر زدن در انسیس انجام دهید، همچنین تنظیمات مش مورفر در فلوئنت و تنظیمات مشابهی در خیلی از نرم افزارها وجود دارد، به انها نیز مراجعه کنید و مش خود را به صورت بهینه بهبود ببخشید.
امیدوارم این مطلب مفید باشد. سعی شد تا فقط برای انسیس یا فلوئنت نباشد، این نکات را در همه جا به کار بگیرید اگر نکته ای بوده که بلد نبودم یا فراموش کردم،لطفا یادآوری کنید تا اضافه کنم. در صورت داشتن هرگونه سوال به تلگرام بنده مراجعه کنید.
