جریان‌ مرز متحرک، مدل شبکه پویا در فلوئنت- بخش۲

مهم‌ترین مساله در شبیه‌سازی مدل شبکه پویا این ‌است که شبکه اولیه مورد استفاده در شبیه‌سازی با پیشروی زمان و تغییر هندسه ، دیگر معتبر نخواهد بود و بنابراین می‌بایست به نحوی باز‌آرایی و یا تولید مجدد شد.

نرم‌افزار FLUENT با استفاده از روش‌های خودکار و نسبتاً پیشرفته‌ای که در ادامه می‌آید، شبکه جدید با کیفیت مورد نیاز را برای گام‌های زمانی بعدی تولید می‌کند.

در ادامه، معادلات بقا برای حل جریان در هندسه با مرزهای متحرک ، روش‌های تجدید شبکه خودکار، روش معرفی مساله با مرزهای متحرک ، مدل‌سازی ۶ درجه آزادی جسم صلب و بررسی چندین پروژه نمونه ارائه می‌گردد.

معادلات بقا

فرم انتگرالی معادله بقا برای کمیت اسکالر j  بر روی حجم کنترل دلخواه، دارای مرزهای متحرک بصورت زیر است:

که در آن پارامترها به شرح زیر اند:

در Dynamic Mesh به دلیل ماهیت پیش‌رونده با زمان، همواره ترم زمانی معادله بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ترم با دقت مرتبه اول به صورت ذیل تفکیک می‌شود.

که در آن n و n+1 به ترتیب نماینده گام زمانی فعلی و گام زمانی بعدی می‌باشد. حجم در گام زمانی n+1 از رابطه زیر محاسبه می شود:

که در آن  مشتق زمانی حجم کنترل است. به منظور ارضاء قوانین بقا شبکه، مشتق زمانی حجم کنترل از رابطه ذیل محاسبه می شود:

 

که در آن nf تعداد سطوح حجم‌کنترل و  نیز بردار سطح j ام است. حاصل‌ضرب نقطه‌ای  از رابطه ذیل محاسبه می‌شود.

که در آن میزان حجم جاروب شده توسط سطح j ام درگام زمانی  است.

قابل ذکر است در حال حاضر و تا نسخه کنونی (ANSYS-FLUENT14) FLUENT، ترم زمانی تنها با دقت مرتبه اول شبیه‌سازی می‌شود.

این امکان وجود دارد که در نسخه‌های آتی نرم‌افزار، امکان استفاده از دقت مرتبه دوم زمانی نیز فراهم شود.

 

نویسنده: آقای مهندس احسان سعادتی

برای مشاهده رزومه مدرس کلیک کنید

 

طراحی و پشتیبانی : آسان پرداز