خطای حجم منفی(Negative volume) در دینامیک مش (Dynamic Mesh)

اکثر کاربران نرم افزار انسیس فلوئنت در هنگام استفاده از دینامیک مش با خطای حجم منفی (Negative volume) در دینامیک مش رو به رو شده اند. در این مقاله به بررسی علل این خطا و راه کارهای موجود پرداخته شده است و توضیحات مختصری پیرامون  الگوریتم Overset mesh نیز بیان شده است. لازم به ذکر است تمامی مطالب در این بررسی حاصل تجربیات کاربران در گروه CFDgroup  بوده و بر روی تمامی قسمت ها بحث و گفت و گو شده است.

خطای حجم منفی در دینامیک مش - الگوریتم Overset mesh

عوامل خطا حجم منفی (Negative volume)

علت­های Negative volume   به سه دسته تقسیم می­شوند:

  • 1- تنظیمات اشتباه الگوریتم بروزرسانی شبکه
  • 2- گام زمانی بزرگ
  • 3- کیفیت نا مناسب شبکه

سه عامل ذکر شده اصلی­ترین و شاید تنهاترین عامل خطای حجم منفی بوده که کاربر با اصلاح تنظیمات مناسب میتواند از ایجاد این خطا جلوگیری کند.

1- تنظیمات اشتباه الگوریتم بروزرسانی شبکه

با توجه به الگوریتمی که کاربران برای حرکت مرز متحرک انتخاب می­کنند تنظیمات مربوط به این بخش می­بایست تنظیم گردد. به طور مثال در هنگام استفاده از الگوریتم Layering  کاربر می­بایست Cell height  خود را با در نظرگرفتن اندازه شبکه و پارامترهای دیگر به مانند Collapse ratio مشخص کند یا در هنگام استفاده از روش Smoothing  میبایست ضریب سختی شبکه یا همان Spring constant factor  را با توجه به نوع حرکت تنظیم نمیاد.

به طور مثال در شکل زیر تنظیمات مربوط به الگوریتم Smoothing  نشان داده شده است. ( به منظور آگاهی کامل از این تنظیمات شما می­توانید در دوره آموزش دینامیک مش تیم CFDgroup  شرکت کرده و با آگاهی کامل از ماژول دینامیک مش شروع به شبیه سازی مد نظر خود کنید)

خطای حجم منفی(Negative volume) در دینامیک مش (Dynamic Mesh)

اما دقت داشته باشید انتخاب هریک از این الگوریتم ها می­بایست با توجه به نوع حرکت مرزهای انجام گیرد و استفاده  همزمان از آن های هزینه محاسباتی بالایی دارد.

برای شرکت در دوره صفر تا صد دینامیک مش کلیک کنید

2-گام زمانی(Time Step)

اما همیشه این خطا مربوط به تنظیمات بخش ماژول نبوده و انتخاب گام زمانی بزرگ موجب ایجاد این خطا می­شود. برای انتخاب گام زمانی بهینه فرمول­­های مختلفی به مانند  CFL ایجاد شده است. اما بهترین راه از نظر مولف این مشاهده تعداد تکرارهای یک گام زمانی بوده به طور مثال اگر در گام زمانی سوم حل در تکرار 300 همگرایی حاصل می­گردد پیشنهاد می­شود که از گام زمانی کوچکتر استفاده گردد. این روند تا جایی ادامه پیدا کند تا هر گام زمانی در کمتر از 100 تکرار همگرا شود لازم به ذکر است همیشه گام­های زمانی خیلی کوچک مناسب یک شبیه سازی نبوده و گاها با کوچک کردن افراطی گام زمانی در کنار افزایش شدید هزینه محاسباتی موجب عدم همگرایی شبیه سازی می­شوید.

3-کیفیت نامناسب شبکه

یکی از بزرگترین اشتباهات کاربران سی اف دی عدم توجه کافی به نحوه شبکه بندی می­باشد . به طوری که اغلب کاربران بدون فراگیری و آموزش مناسب شروع به ایجاد شبکه می­کنند. به طوری که در ادامه و با وارد شدن به محیط فلوئنت با خطاهای فراوانی از جماه خطای حجم منفی مواجه می­گردند.

در نگاه اول کیفیت و نوع شبکه هیج ربطی به خطای حجم منفی نداشته اما با نگاه دقیقتر میتوان فهمید استفاده از یک مش نامناسب علاوه بر عدم همگرایی موجب ایجاد این خطا می­گردد. به طور مثال استفاده از یک مش با زوایای نامناسب موجب واگرایی میشود و زمانی که این مش در ماژول دینامیک مش مورد استفاده قرار می­گیرد با توجه به کاهش طبیعی کیفیت شبکه در طول حل میتواند خطای حجم منفی (negative volume) را به سرعت ایجاد کند.

 

اما الگوریتم Overset mesh یک خبر خوب برای کاربران فلوئنت

نرم افزار فلوئنت به تازگی الگوریتم Overset mesh  را معرفی کرده که در آن کاربر بدون نیاز به استفاده از دینامیک مش میتواند به شبیه سازی مرزهای متحرک بپردازد.  این الگوریتم فقط در ورژن 19 موجود بوده اما محدویت­هایی برای استفاده از این الگوریتم بوده که انتظار می­رود در برروز رسانی های آینده تمامی این مشکلات رفع گردند.  در دوره صفر تا صد دینامیک مش ما برای اولین بار و به طور کامل این روش را به دانشجویان گرامی آموزش میدهیم.

 

 

 

 

 

خطای حجم منفی(Negative volume) در دینامیک مش (Dynamic Mesh)
5 (100%) 5 votes

admin

دیدگاه کاربران ...

تعداد دیدگاه : 0

    لطفا قبل از ارسال سئوال یا دیدگاه سئوالات متداول را بخونید.
    جهت رفع سوالات و مشکلات خود از سیستم پشتیبانی سایت استفاده نمایید .
    دیدگاه ارسال شده توسط شما ، پس از تایید توسط مدیران سایت منتشر خواهد شد.
    دیدگاهی که به غیر از زبان فارسی یا غیر مرتبط با مطلب باشد منتشر نخواهد شد.

    دیدگاه خود را بیان کنید