انتخاب گام زمانی: پر تکرار ترین سوال کاربران انسیس فلوئنت

در این مقاله قصد داریم تا به یکی از پر تکرارترین سوال کاربران وب سایت و علاقه مندان به بحث آموزش انسیس فلوئنت در خصوص انتخاب گام زمانی صحبت کنیم.

همانطور که می‌دانید در فرآیند  انجام پروژه با انسیس فلوئنت انتخاب گام زمانی در شبیه سازی های وابسته به زمان یا Transient از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. با توجه به اهمیت این موضوع و درخواست مکرر بسیاری از کاربران ما در این مقاله به آموزش چگونگی انتخاب گام زمانی می‌پردازیم.

 در چه مواردی نیاز به انتخاب گام زمانی داریم؟

قبل از اینکه به سراغ آموزش انتخاب گام زمانی برویم بد نیست به توضیح این مسئله بپردازیم که اصلا این موضوع در چه مواردی کاربرد دارد و کی و کجا با چالش انتخاب گام زمانی رو به رو می شویم؟

در فلوئنت شبیه سازی‌ها به دو دسته پایدار (Steady)  و وابسته به زمان ( transient ) تقسیم می‌شوند. در حل های پایدار (Steady)  بر خلاف حل های transient  متغیر های وابسته به  زمان از معادله حذف می شوند، یعنی تنها شرایط پایدار انتهایی شبیه سازی مد نظر کاربر می باشد.  اما در شبیه سازی های وابسته به زمان متغیر های زمانی در استپ های زمانی مختلف بررسی می شوند و به همین جهت مسئله انتخاب گام زمانی حائز اهمیت می شود.

پس تا این بخش آموختیم که شبیه سازی در نرم افزار انسیس فلوئنت به دو دسته‌ی:

• Steady
• Transint

تقسیم می‌شود . پس از اینکه نوع شبیه سازی خود را مشخص کردیم در صورتی که در دسته دوم، یعنی حل های وابسته به زمان قرار گرفت میبایست گام زمانی (Time step) مناسب شبیه سازی را انتخاب کنیم.

آموزش تنظیم گام زمانی در انسیس فلوئنت

در راستای آموزش انسیس فلوئنت به کاربران این نرم افزار کاربردی در این بخش به آموزش تنظیم گام زمانی در انسیس فلوئنت می پردازیم.

برای انتخاب گام زمانی مناسب در انسیس فلوئنت، می توانید به تب Calculation رفته و  موارد مربوط به Time Step را متناسب با نیاز پروژه خود وارد کنید. در این صفحه  دو کادر با عناوین time step size  و  Number of time Step  وجود دارد که این امکان را به شما می دهد تا  تعداد گام های زمانی مورد نیاز خود را وارد کنید. به طور مثال قصد داریم سقوط یک هواپیما را در نرم افزار فلوئنت به مدت زمان ۲۰ ثانیه شبیه سازی کنیم؛ اگر گام زمانی انتخابی در فلوئنت  ( time step size in fluent )  برای این شبیه سازی برابر ۱ ثانیه انتخاب شود ، میبایست ۲۰ گام زمانی ( Number of time Step ) را وارد کرد به عبارت دیگر:

Simulation Time = 1*20 = 20 second

پس از وارد کردن این دو پارامتر باید تعداد تکرارهای حل را برای نرم افزار فلوئنت مشخص کرد. این تعداد تکرارها باید به گونه ای انتخاب شود که در هر گام زمانی شبیه سازی همگرا (Converge) شود.

انتخاب گام زمانی در انسیس فلوئنت با فرمت صحیح

پس از ارائه توضیحاتی در خصوص اهمیت انتخای صحیح گام زمانی در این بخش به فرمت صحیح انتخاب گام زمانی میپردازیم.

 به جرئت می توان گفت متاسفانه هیچ فرمول واحدی برای انتخاب گام زمانی در انسیس فلوئنت  وجود ندارد و انتخاب گام زمانی در فلوئنت برای هر مسئله متفاوت است و میبایست با توجه به ماهیت شبیه سازی گام زمانی (Time Step) انتخاب گردد. اما به طور کلی روش تعیین آن به این صورت است که رفتار همگرایی در چند گام زمانی باید مورد بررسی قرار بگیرد و بهتر است برای شروع شبیه سازی در نرم افزار فلوئنت ابتدا یک گام زمانی کوچک به طور مثال ۵ به توان منفی ۱۰ انتخاب گردد.

سپس باید رفتار باقی مانده‌ها را در نظر گرفت تا شبیه سازی همگرا شود . اگر این همگرایی در تکرارهای ۱۰ تا ۲۰ اتفاق افتاد ، شما مجاز به افزایش رنج گام زمانی می باشید. این افزایش تا زمانی می تواند ادامه پیدا کند که مسئله در زیر ۵۰ تکرار همگرا شود. همانطور که توضیح داده شد باید در مسایل transient همگرایی در هرگام زمانی حاصل شود.

نکته حائز اهمیت دیگر در انتخاب فرمت صحیح  گام زمانی توجه به فیزیک مسئله ، سرعت انجام پدیده و سایز شبکه است . به عنوان مثال در پدیده هایی با واکنش خیلی سریع که در صدم ثانیه رخ می دهند گام زمانی میبایست در رنج های خیلی پایین انتخاب گردد.

امیواریم با ارائه این مقاله توانسته باشیم به سوالات مکرر شما در زمینه چگونگی انتخاب گام زمانی پاسخ مفیدی داده باشیم.