ایجاد یک شبکه بهینه یکی از مهم ترین فاکتورها در معتبر بودن شبیه سازی ها به ویژه مسائل سیالاتی است. این نکته را باید در نظر بگیریم که همیشه اندازه های کوچک سلول ها بیانگر کیفیت بالای شبکه بندی نیست و امکان دارد علاوه بر حل نادرست، هزینه محاسباتی بالایی نیز داشته باشد. پس باید کیفیت شبکه را بهینه کنیم. در این مقاله 5 نکته کاربردی برای بهبود کیفیت شبکه بندی ارائه شده است.

• هندسه دقیق و واضح

هندسه ای که برای شبیه سازی رسم می کنیم هر چه از پیچیدگی و
نقص کمتری برخوردار باشد، شبکه بندی با کیفیتی خواهد داشت و همچنین در مدت زمان
شبکه بندی صرفه جویی خواهد شد. پیچیدگی هایی از قبیل تقاطع یا بیرون زدگی های تیز
باعث کاهش کیفیت شبکه بندی خواهد شد. تصویر پایین هندسه پیچیده ای را نشان می دهد
و محلی که در کادر مشخص شده برای شبکه بندی مشکل ساز خواهد بود.

• تعیین اندازه مناسب برای شبکه کلی

به طور کلی حفظ نسبت Skewness سلول های شبکه
نکته ی مهمی برای دقت و کیفیت شبکه بندی است. در هندسه هایی با پیچیدگی های بالا
حفظ این نسبت دشوار است. نسبت Skewness در موارد مختلف، متفاوت است اما به طور کلی اعوجاج غالبا نشان
دهنده بالا بودن این نسبت است. در تصویر پایین با این که تصویر راست شبکه چهار
ضلعی دارد، تفاوت کیفیت شبکه بندی به وضوح دیده می شود.

در شبکه بندی شش وجهی (Hex-parametric)، حفظ اندازه
کلی شبکه که سبب کاهش Skewness می شود روش ساده اما موثری برای افزایش دقت شبکه بندی است. این
کار ابتدا با انتخاب اندازه سلول قبل از محاسبه دامنه و تعداد سلول ها انجام می
شود. به عنوان مثال اگر برای دامنه 10×10×10 متر، اندازه 0.5 متر برای
سلول انتخاب کنیم، طول هر دامنه را بر حسب اندازه سلول تقسیم می کنیم و سپس نتایج
را وارد شبکه بندی می کنیم. حفظ Skewnees به مقدار 1 ایده آل است که در تصویر پایین این تقسیم بندی مشخص
شده است.

• بهینه سازی شبکه بندی در نقاط
  بحرانی هندسه

این نکته، تعادل میان هزینه محاسبات و بهینه شدن شبکه بندی را فراهم می سازد. برای مثال می خواهیم یک اندازه کلی برای هندسه در نظر بگیریم که در نقاط بحرانی مانند تقاطع های تیز هم این مقدار رعایت شده باشد. اما به دلیل بهینه نبودن فاکتورهای شبکه بندی هزینه محاسباتی افزایش می یابد. ممکن است این سوال در ذهن شما بوجود بیاید که کاهش اندازه سلول برای بهینه سازی شبکه بندی، تعداد سلول ها را افزایش دهد اما در واقعیت و حل مسائل، هزینه محاسباتی به مقداری کاهش می یابد.

این روش برای شبیه سازی گردابه کاربرد فراوان دارد. برای آشنایی بیشتر به مقاله ایجاد Mesh متمرکز در ANSYS مراجعه فرمایید.

• لایه مرزی و Y+

لایه مرزی مهمترین پارامتر در شبکه بندی است که باید در
مسائل به آن توجه خاصی شود. زمانی که دقت در نزدیکی سطح داخلی و خارجی هندسه به
شکل موثر افزایش یابد، لایه مرزی اندازه Y+ را با دقت بیشتری حفظ می کند. Y+ یک عامل کلیدی
مرتبط با مدل آشفتگی است. به عنوان مثال در مدل K-w SST معمولا Y+ کمتر از اردر 1
جلوه های روی دیوار را نمایش می دهد.

تعدادی وبسایت از
قبیل Pointwise.com/yplus/ و cfd-online.com/Tools/yplus.php امکان تعیین کوچکترین لایه مرزی هندسه برای یک مقدار Y+ مناسب را فراهم
کرده اند.

• همگرایی مناسب شبکه

آخرین نکته مربوط
به بهینه سازی و تعیین یک شبکه ایده آل به منظور تحلیل مناسب مسئله است. مطالعه
همگرایی اطمینان از دقت و صحت شبکه را فراهم می سازد و شرایط بهینه سازی شبکه را
نیز فراهم می کند. همگرایی، شبکه بندی کلی و آینده روند حل را مرتبط می سازد به
طوری که روند حل به درستی به دلیل کیفیت خوب شبکه تکرار خواهد شد تا اینکه انحراف
معیار دامنه کمتر از 1 تا 5 درصد شود. در این صورت خشن ترین سلول شبکه که در این
معیار قرار گرفته باشد به صورت بهینه در نظر گرفته می شود و نتایج حل برای این
قسمت از هندسه نیز دقیق خواهد بود. تصویر زیر تنوع نتایج یک پروژه بادگیر شهری
برای شبکه بندی های متفاوت را نشان می دهد.

در این مقاله سعی شد که نکات کلی بهینه سازی شبکه بندی شرح داده شود. البته که ایجاد یک شبکه با کیفیت، نیازمند تمرین و هم چنین آشنایی با روش های شبکه بندی است. با رعایت این نکات  مهم و کسب تجربه در استفاده از مدل های شبکه بندی، کیفیت، همگرایی و دقت حل افزایش می یابد.