معظم الجهد في دراسة CFD يذهب إلى الشبكة والنموذج؛ ومعظم الأخطاء تُرتكب في الشروط الحدّية. والسبب بسيط: الشبكة الرديئة تُرى، أما الشرط الحدّي الخاطئ فلا يُرى. يتقارب الحل، وتخرج صورة ملوّنة، ويكون الرقم خاطئاً [1] [2].
السؤال الواجب طرحه
لا تسألوا ما هو المعلوم في النظام؛ بل اسألوا ما هو المفروض.
- إذا كانت مضخة أو مروحة هي ما يدفع الجريان وكنتم تبحثون عن نقطة التشغيل، فلا تفرضوا معدل التدفق. فإن فعلتم، تكونون قد حددتم منحنى الآلة بأنفسكم، ويكتفي التحليل بتأكيد فرضيتكم.
- وإذا كان النظام مدفوعاً بفرق ضغط بين خزانين، فافرضوا الضغط عند المدخل والمخرج؛ ومعدل التدفق هو النتيجة.
- وإذا كنتم تنمذجون خطاً قيس معدل تدفقه، فمعدل التدفق عند المدخل والضغط عند المخرج هو الاختيار الصحيح.
وفرض الضغط عند الطرفين معاً يعني ترك معدل التدفق للحلّال. وهذا أحياناً هو المطلوب بالضبط؛ وأحياناً هو سبب ألّا يستقر الحل أبداً.
موضع الحدّ أهم من نوعه
ينبغي وضع المخرج حيث يكون الجريان قد تعافى. فالمخرج الموضوع مباشرةً خلف منطقة انفصال يكبت الجريان العكسي، ويفسد الحل في الأعلى، ثم ينتشر هذا الفساد في النموذج.
ومقياس عملي: ابعدوا المخرج عشرة أقطار هيدروليكية على الأقل خلف آخر اضطراب هندسي. فحجم تمديد رخيص خير من خطأ باهظ.
كميات الاضطراب
تُطلب شدة الاضطراب ومقياس الطول عند المدخل، ويُتركان عادةً على القيمة الافتراضية. وفي المسائل التي يكون الانفصال فيها حاسماً، تغيّر هاتان القيمتان النتيجة بوضوح. وإن كانتا مجهولتين، فشغّلوا قيمتين متطرفتين؛ فإن غيّر الفارق قراركم، فذلك بند من بنود عدم اليقين ويُذكر في التقرير.
حدود يقع الخلط بينها
التماثل يعني ألّا يعبر أي تدفق ذلك السطح. وهو ليس جداراً ولا يولّد احتكاكاً. والخلط بينهما يفسد النتيجة في صمت.
وفي الجريان الخارجي، يجعل الحدّ البعيد الموضوع قريباً أكثر مما ينبغي الجسمَ يرى انسداده الذاتي. وإبقاء نسبة الانسداد (مساحة الجسم / مساحة المقطع) دون 5 % نقطة انطلاق جيدة.
المراجع
- Ferziger, J. H., Perić, M. & Street, R. L. (2020). Computational Methods for Fluid Dynamics, 4th ed. Springer. DOI: 10.1007/978-3-319-99693-6
- Menter, F. R. (1994). Two-equation eddy-viscosity turbulence models for engineering applications. AIAA Journal, 32(8), 1598–1605. DOI: 10.2514/3.12149