شرط مرزی تقارن
Symmetry Boundary Condition
در شرط مرزی تقارن نصف یا بخش از یک مدل حل می‌شود. در شبیه‌سازی جریان در هندسه‌های متقارن می‌توان، جریان در نصف مدل هندسی را شبیه‌سازی نموده و نتایج بدست آمده را برای کل مدل تعمیم داد. بعنوان مثال در شبیه‌سازی جریان حول خودروها، هواپیماها، سایر موارد که هندسه متقارنی دارند، کافیست که میدان جریان برای نصف مدل خودرو و یا هواپیما شبیه‌سازی گردد. در این گونه مسائل صفحه تقارن بعنوان یک مرز Symmetry (تقارن) در نظر گرفته می‌شود. البته همچنین می‌توان صفحه تقارن را بصورت یک دیواره بدون تنش برشی، نیز فرض نمود. لازم به توضیح است که در شرط مرزی تقارن هیچگونه پارامتر دیگر تعریف نمی‌شود. باید توجه داشت که در مدلهای متقارن محوری بهتر است که از شرط مرزی Axis (تقارن محوری) در محور تقارن استفاده شود.
فرآیند محاسبات در مرزهای متقارن
نرم‌افزار فلوئنت شار تمام پارامترهای جریان در مرز تقارن را صفر در نظر می‌گیرد. هیچگونه شار جابجایی در مرز تقارن وجود نداشته و بنابراین مولفه‌های عمودی سرعت در مرز تقارن صفر می‌باشد. همچنین هیچگونه شار انتشار نیز در سطح تقارن وجود نداشته و گرادیانهای نرمال تمام متغیرها در سطح تقارن، نیز صفر است. بطور کلی یک مرز تقارن از قوانین زیر پیروی می‌کند.
- مؤلفه عمودی سرعت در مرز تقارن صفر است.
- گرادیانهای نرمال تمام متغیرها در مز تقارن صفر است.
با توجه به موارد بالا، با تعریف مرز تقارن برای یک سطح، تمام شارها در آن سطح صفر می‌باشد. از طرفی، از آنجائیکه، تنش برشی در سطح تقارن صفر است، می‌توان اینگونه تفسیر کرد که یک شرط مرزی تقارن، به نوعی شرط مرزی یک دیواره لغزان در یک جریان آشفته را ارضاء می‌کند.
مثالهایی از شرائط مرزی تقارن
استفاده از شرائط مرزی تقارن برای مدلهای متقارن، موجب کاهش زمان و حافظه مورد نیاز می‌شود. بعنوان مثال برای شبیه‌سازی جریان حول خودرو یا هواپیما که در جهت طول متقارن می‌باشد، کافیست نیم مدل خودرو یا هواپیما در جهت طول، آنالیز گردد. همچنین برای جریان در داخل لوله‌های استوانه‌ای که بدون چرخش بوده نیز کافیست که تنها ربع مدل لوله آنالیز گردد. در شکل (20-7) دو نمونه از مسائلی که استفاده از شرط مرزی تقارن در آن مناسب می‌باشد، نشان داده شده است.
مثالهایی از استفاده از شرط مرزی تقارن برای یک کانال سه بعدی و یک استوانه.
البته مسائلی وجود دارد که اگر چه مدل هندسی متقارن است، اما شرائط جریان در آن مدل متقارن نیست. مواردی نظیر وجود جریانهای جانبی حول یک خودرو یا یک هواپیما، استوانه‌های دوار و همچنین کانالهایی مملو از سیالهایی که شتاب جاذبه در آن تأثیر گذار است (همانند کانلهای آب)، از جمله این مسائل می‌باشد. استفاده از شرط مرزی تقارن در اینگونه مسائل به هیچ عنوان صحیح نبوده و لازم است که تمام مدل شبیه‌سازی گردد. در شکل زیر دو نمونه از این موارد نشان داده شده است.
مثالهایی از عدم استفاده از شرط تقارن برای هندسه‌های متقارن.
مطالب مرتبط