جریان‌ مرز متحرک، مدل شبکه پویا در فلوئنت- بخش۱۵

تنظیمات روش هموارسازی بر پایه مجموعه فنر

میزان سختی فنرها را می‌توان با تغییر ثابت فنر (Spring Constant Factor) بین ۰ و ۱ کنترل کرد.

با تنظیم عدد ۰ فنرها بیشترین نرمی و کمترین مقاومت را در مقابل جابجایی مرزها نشان می‌دهند و تاثیر جابجایی یک و یا چند مرز، به آسانی در کل شبکه منتشر می‌شود.

بدین ترتیب از تجمع و تغییرات زیاد شبکه در مجاورت مرز متحرک جلوگیری شده و تاثیر جابجایی آن مرز در کل شبکه پخش می‌شود.

در مقابل با تنظیم عدد ۱، فنرها بیشترین مقاومت در مقابل جابجایی مرزها را داشته و به دنبال آن جابجایی یک مرز تاثیر شدیدی در شبکه مجاور خود داشته و شبکه در دوردست آن مرز بدون تغییر خواهد ماند.

تاثیر تغییرات ضریب ثابت فنر بر روی شبکه حول ایرفویل NACA-0012 پس از یک چرخش ۲/۳ درجه‌ای، خلاف جهت عقربه‌های ساعت، در تصاویر نشان داده شده‌است.

تعداد تکرارهای مجاز برای همگرایی شبکه فنری ۲۰ تعیین شده‌است.

 

شکل ۳۰- تجدید شبکه حول ایرفویل با ثابت فنر صفر

 

شکل ۳۱- تجدید شبکه حول ایرفویل با ثابت فنر یک

با استفاده از عدد تنظیم‌شده در بخش Boundary Node Relaxation می‌توان مقاومت و یا نرمی نقاط مرز دارای تغییر فرم در مقابل جابجایی متاثر از هموارساز فنری را تعین نمود.

با استفاده از این ضریب، میزان جابجایی نقاط مرزی تعیین می‌شود.

که در آن   همان Boundary Node relaxation  و x∆  نیز جابجایی محاسبه‌شده برای نقطه از رابطه تعادل مجموعه فنر است.

تنظیم عدد صفر موجب می‌شود نقاط یک مرز در تغییر شکل آن مرز هیچ‌گونه جابجایی نداشته باشند.

این مساله می‌تواند موجب عدم تناسب تقسیمات آن مرز در گام‌های زمانی بعدی و کاهش کیفیت شبکه گردد.

عدد ۱ نیز به معنای عدم مقاومت نقاط مرزی در مقابل جابجایی مجموعه فنر است که موجب تعادل و نرمی شبکه بر روی مرز تغییر شکل دهنده و اطراف آن می‌شود لیکن نسبت تقسیمات اولیه شبکه بر روی مرز تغییر فرم‌دهنده دچار تغییرات شدید می‌شود.

در این خصوص مقادیر نزدیک به ۱ مناسب‌تر اند.

میزان همگرایی معادله مجموعه فنر با استفاده از عدد تنظیم شده برای Convergence Tolerance تعیین می‌شود.

عدد تنظیم‌شده در مقابل Number of Iteration نیز حداکثر تعداد مجاز برای همگرایی مجموعه فنر است.

توجه به این نکته ضروری است که در مورد هندسه‌های دارای تعداد زیاد سلول و خصوصا سه‌بعدی، عدد پیش فرض برای حداکثر تکرار کافی نبوده و با گذشت ۲۰ تکرار و پیشروی حل به مرحله بعد، امکان کاهش شدید کیفیت شبکه وجود دارد.

در این موارد بسته به میزان پیچیدگی و تعداد سلول‌های شبکه، مناسب است اعدادی بزرگ‌تر (بعضا تا ۱۰۰۰ و بالاتر)  را وارد نمود.

همچنین توجه به این نکته ضروری است که در شبکه‌های سه‌بعدی حجیم با تعداد سلول زیاد، افزایش تعداد تکرار موجب افزایش مدت زمان لازم برای تجدید شبکه در گام زمانی جدید می‌گردد.

بنابراین افزایش بیش از حد تکرارهای مجاز خصوصا در حضور تعداد سلول زیاد، می‌تواندموجب افزایش شدید زمان محاسبات شود.

در این مواقع همواره باید به دنبال تعداد بهینه‌ای بود که بر روی آن کیفیت شبکه در حد قابل قبولی باقی بماند و یا این‌که گام‌های زمانی شبیه‌سازی را کاهش داده تا تغییر فرم‌ها در هر مقطع کوچک‌تر و بنابراین زمان تجدید شبکه کوتاه‌تر شود.

تفکیک دامنه حل به بخش‌های شامل تغییر فرم و ساکن نیز می‌تواند از حجم و پیچیدگی محاسبات هموارسازی بکاهد.

 

 

نویسنده: آقای مهندس احسان سعادتی

برای مشاهده رزومه مدرس کلیک کنید

طراحی و پشتیبانی : آسان پرداز