جابجایی توپ گلف، با روش مش دینامیکی، شبیه سازی با انسیس فلوئنت

توضیحات

شرح پروژه (گلف)

هدف از مسأله حاضر، شبیه سازی عددی جابجایی توپ گلف (golf) با استفاده از نرم افزار انسی فلوئنت (ANSYS Fluent)  است.

جابجایی توپ گلف ناشی از نیروی ضربه 200 نیوتنی با زاویه 30 درجه می‌باشد؛ به طوری که مسیر جابجایی توپ گلف به وسیله نرم افزار انسیس فلوئنت تعیین می‌شود.

مدل حاضر به صورت سه بعدی با استفاده از نرم افزار دیزاین مدلر (Design modeler) طراحی شده است. این هندسه مربوط به یک توپ گلف قرار گرفته درون یک دامنه محاسباتی است.

مش بندی این مدل حاضر با استفاده از نرم افزار ICEM ایجاد شده است. تعداد کل سلول‌ها بیش از 945765 است.

با توجه به ماهیت مدل‌سازی که وابسته به زمان است، از حلگر گذرا (transient) استفاده شده است.

روش‌های استفاده شده

در این پروژه، یک حرکت توپ گلف با دیدگاه آیرودینامیکی مورد بررسی قرار گرفته است. نیرویی که به توپ وارد می‌شود، برابر با 200 نیوتن است. جابجایی توپ گلف در اثر ضربه، از نظر زمانی بررسی شده است.

بنابراین برای شبیه سازی حرکت آزاد توپ گلف درون دامنه محاسباتی، مدل مش دینامیکی (Dynamic mesh) فعال شده است. به دلیل این حرکت، کیفیت سلول‌های مش با گذر زمان تخریب می‌شود.

بنابراین، مدل‌های فرعی هموارسازی (smoothing) و مش‌سازی مجدد (remeshing) فعال شده‌اند تا هر زمان که کیفیت مش قدیمی برای ادامه راه‌حل مناسب نباشد، مش با کیفیت بالا ایجاد کنند. همچنین، گزینه شش درجه آزادی (DOF) می‌تواند تمام انواع حرکت‌های ممکن را برای توپ گلف مدل کند.

علاوه براین، مدل SST k-omega به دلیل مزیت آن در پیش‌بینی الگوهای جریان نزدیک و دور از سطوح، برای حل معادلات جریان سیال آشفته استفاده می‌شود.

نتایج

پس از پایان فرایند حل، کانتورهای (contour) دو بعدی و سه بعدی مربوط به فشار و سرعت در زمان‌های مختلف جریان به دست می‌آید. به عنوان مثال، همان‌طور که در کانتور فشار مشاهده می‌شود، ناحیه جلویی که در آن فشار افزایش یافته است، نقطه ایستایی (stagnation point) را نشان می‌دهد.

در مقابل، قسمت عقبی که در آن فشار کاهش یافته است، ناحیه ویک (wake) را نشان می‌دهد که در آن جریان از سطح توپ گلف جدا می‌شود.