در نرم‌افزار ANSYS Fluent، مش‌بندی (Meshing) یکی از مراحل کلیدی برای شبیه‌سازی‌های سیالاتی است، زیرا دقت و صحت نتایج به‌طور مستقیم به کیفیت شبکه مش بستگی دارد. برای داشتن یک مش دقیق و مناسب که شبیه‌سازی را با دقت بالا انجام دهد، باید روش‌ها و تکنیک‌های خاصی را رعایت کنید. در اینجا به برخی از بهترین روش‌های مش‌بندی در Fluent اشاره می‌کنیم:
مش‌های منظم به دلیل ساختار مرتب و مشخص خود، معمولاً در شبیه‌سازی‌های ساده‌تر با هندسه‌های منظم مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع مش‌ها برای مدل‌های ساده و هندسه‌های مستطیلی، دایره‌ای یا جعبه‌ای مناسب هستند.
ویژگی‌ها:
دقت بالاتر برای جریان‌های لامیناری
حل سریع‌تر به دلیل ساختار منظم شبکه
مناسب برای مدل‌سازی جریانات ساده و استاتیک
معایب:
برای هندسه‌های پیچیده و غیرمنظم مناسب نیست.
در هندسه‌های پیچیده‌تر، مش‌های غیرمنظم گزینه بهتری هستند زیرا قابلیت تطبیق به شکل‌های غیرمنظم را دارند.
این نوع مش معمولاً با استفاده از مثلث‌ها یا تتراهدرها برای هندسه‌های 3D ایجاد می‌شود.
ویژگی‌ها:
امکان استفاده برای هندسه‌های پیچیده و غیرمنظم
انعطاف‌پذیری بالا
به راحتی می‌توان نواحی با ویژگی‌های خاص (مانند جریان مرزی) را مش‌بندی کرد.
معایب:
ممکن است نیاز به پردازش بیشتری برای همگرایی و حل داشته باشد.
ترکیب مش‌های منظم و غیرمنظم در یک مدل به شما این امکان را می‌دهد که از مزایای هر دو روش بهره‌برداری کنید. معمولاً مش‌های منظم برای بخش‌های ساده و مش‌های غیرمنظم برای نواحی پیچیده استفاده می‌شوند.
ویژگی‌ها:
دقت بالاتر در نواحی بحرانی و پیچیده
امکان شبیه‌سازی دقیق‌تر جریان‌ها در نواحی پیچیده هندسی
معایب:
به تنظیمات دقیق‌تری نیاز دارد و ممکن است زمان بیشتری برای مش‌بندی صرف شود.
Boundary Layer Meshing یک روش خاص برای مش‌بندی نواحی مرزی جریان است. در این روش، مش به‌طور خاص در نزدیکی دیوارها و سطوح برای شبیه‌سازی دقیق‌تر اثرات لایه مرزی و جریان‌های رقیق می‌شود.
این روش برای شبیه‌سازی‌های آیرودینامیکی و هیدرودینامیکی که در آن‌ها جریان لایه مرزی تأثیر زیادی بر نتایج دارد، حیاتی است.
ویژگی‌ها:
دقت بالاتر در شبیه‌سازی جریان‌های لامیناری و توربولانسی در نزدیکی سطوح
ایجاد لایه‌های مش دقیق و ریز در نواحی مرزی
معایب:
نیاز به دقت و تنظیمات دقیق برای تعداد لایه‌ها و ارتفاع لایه‌ها
در برخی از شبیه‌سازی‌های پیچیده، مانند شبیه‌سازی‌های جریانات توربولانسی یا در حضور پدیده‌های فیزیکی پیچیده، ممکن است نیاز به تغییر اندازه مش در طول فرآیند شبیه‌سازی باشد. در این حالت، از مش‌بندی تطبیقی استفاده می‌شود که اندازه مش را بر اساس تغییرات فیزیکی و نتایج شبیه‌سازی به‌طور خودکار تنظیم می‌کند.
ویژگی‌ها:
دقت بالاتر در نواحی حساس و بحرانی
کاهش زمان محاسبات در نواحی دیگر که تغییرات کمی دارند
معایب:
پیچیدگی بیشتر و نیاز به پردازش بیشتر برای همگرایی و حل
این روش به شما این امکان را می‌دهد که در نواحی خاص (مثل نواحی با جریان‌های پیچیده یا تغییرات زیاد در پارامترهای فیزیکی) مش را با دقت بیشتری قرار دهید. می‌توان به‌طور دستی یا خودکار، مش را در این نواحی با فشرده‌سازی بیشتر انجام داد.
ویژگی‌ها:
دقت بالا در نواحی خاص بدون افزایش غیرضروری حجم محاسبات در نواحی ساده
معایب:
نیاز به تنظیم دقیق برای جلوگیری از افزایش بی‌مورد پیچیدگی
در این روش، شبکه مش به گونه‌ای تنظیم می‌شود که حجم‌های کنترل از نظر دقت و تحلیل‌های عددی بهینه باشند. این روش بیشتر در شبیه‌سازی‌های مبتنی بر معادلات دیفرانسیل جزئی (PDE) مانند مدل‌های توربولانسی و آیرودینامیکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
ویژگی‌ها:
کمک به تحلیل دقیق‌تر در نواحی بحرانی
بهینه‌سازی فرآیند حل با استفاده از حجم‌های کنترل مناسب
معایب:
پیچیدگی بیشتر در تنظیمات مش و حجم‌های کنترل
کیفیت مش بسیار مهم است: مش‌بندی با دقت بالا باعث بهبود همگرایی و دقت نتایج شبیه‌سازی می‌شود. از مش‌های ریز در نواحی پیچیده و مش‌های درشت در نواحی ساده استفاده کنید.
تعداد لایه‌های مرزی مناسب را انتخاب کنید: برای شبیه‌سازی‌های جریان لایه مرزی، تعداد لایه‌ها و ارتفاع لایه‌ها باید طوری تنظیم شوند که جریان مرزی به‌خوبی شبیه‌سازی شود.
پشتیبانی از مدل‌های توربولانسی: در شبیه‌سازی‌های جریان توربولانسی، توجه ویژه به مش در نواحی خاص (نزدیک دیوارها) و انتخاب مش‌های تطبیقی می‌تواند نتایج دقیقی را ارائه دهد.
استفاده از معیارهای همگرایی: در مش‌بندی باید به دقت معیارهای همگرایی توجه کنید تا از بهینه بودن مش اطمینان حاصل شود.
انتخاب بهترین روش مش‌بندی در ANSYS Fluent به نوع هندسه، نوع جریان و نیازهای خاص شبیه‌سازی بستگی دارد. با استفاده از مش‌های مناسب و روش‌های مختلف مش‌بندی، می‌توان به دقت بالاتری در نتایج شبیه‌سازی دست یافت و فرآیند حل را بهینه کرد.
