در این پروژه، رفتار جریان هوا بر روی یک پنل موج‌دار به‌صورت عددی مورد بررسی قرار گرفته است. هدف از این مطالعه، تحلیل نحوه تشکیل گردابه‌ها، جداشدگی جریان و تغییرات فشار ناشی از شکل سینوسی سطح در سرعت‌های مختلف بوده است. سرعت‌های بررسی‌شده شامل 0.36، 2 و 4 متر بر ثانیه هستند تا نحوه تغییر الگوی جریان در شرایط کم‌سرعت تا پرسرعت ارزیابی شود.

هندسه و شرایط مرزی

هندسه موج‌دار پنل در نرم‌افزار ANSYS SpaceClaim طراحی شده است.
دامنه محاسباتی شامل یک کانال با ورودی، ناحیه پنل موج‌دار و خروجی می‌باشد.
شرایط مرزی تعریف‌شده:
- ورودی: سرعت یکنواخت برای سه مقدار ذکرشده
- خروجی: فشار محیط (صفر گیج)
- دیواره‌ها: شرط بدون لغزش
- شرایط اولیه: سرعت آرام اولیه برای شروع حل ناپایدار

شبکه‌بندی

شبکه‌سازی در ANSYS Meshing انجام شده است.
برای مدل‌سازی دقیق رفتار لایه مرزی، اندازه سلول‌ها با توجه به معیار مناسب y+ انتخاب شده است.
در ناحیه اطراف موج‌ها از ریزشبکه و لایه‌بندی نزدیک دیواره استفاده شده تا جدایش‌ها و گردابه‌ها با دقت ثبت شوند.
نوع شبکه ترکیبی (ساخت‌یافته/نامنظم) با تمرکز بر کیفیت بالا در نزدیکی سطح موج‌دار است.

مدل فیزیکی و معادلات حاکم

معادلات اصلی شامل حفظ جرم و تکانه برای جریان ناپایدار هستند.
برای مدل‌سازی آشفتگی، از مدل LES (Large Eddy Simulation) استفاده شده است که توانایی ثبت گردابه‌های بزرگ و رفتار ناپایدار جریان را دارد.
در این روش، گردابه‌های کوچک‌تر به‌صورت مدل‌سازی‌شده و گردابه‌های بزرگ به‌طور مستقیم حل می‌شوند که دقت بالایی برای جریان پشت موانع فراهم می‌کند.

حل نرم‌افزاری و تنظیمات سالور

شبیه‌سازی با نرم‌افزار ANSYS Fluent انجام شده است.
حل‌گر ناپایدار فشار-مبنا استفاده شده تا تغییرات زمانی گردابه‌ها قابل مشاهده باشد.
روش‌های گسسته‌سازی مناسب برای LES و معیار همگرایی پایدار به‌کار گرفته شده‌اند.
گام زمانی کوچک انتخاب شده تا پدیده‌های ناپایدار به‌درستی ثبت شوند.

نتایج و تحلیل

نتایج نشان می‌دهند که با افزایش سرعت جریان، شدت آشفتگی و میزان جداشدگی جریان افزایش می‌یابد.
در پشت موج‌ها، گردابه‌های بزرگ و ناپایدار تشکیل شده و با افزایش سرعت، ابعاد و انرژی آن‌ها بیشتر می‌شود.
الگوی فشار روی سطح نیز با تغییر شکل موج و افزایش سرعت تغییر کرده و نواحی مکش و پرفشار به‌وضوح مشاهده می‌شوند.
این الگوها بیانگر تأثیر مستقیم شکل سینوسی بر رفتار آیرودینامیکی و توزیع بار روی سطح هستند.

جمع‌بندی

این پروژه با هدف درک بهتر رفتار آیرودینامیکی پنل‌های موج‌دار انجام شد و نتایج نشان داد که شکل سینوسی نقش مهمی در ایجاد گردابه‌های بزرگ و الگوهای پیچیده جریان دارد. استفاده از مدل LES دقت مناسبی در تحلیل جریان ناپایدار فراهم کرده و امکان بررسی دقیق جداشدگی، آشفتگی و توزیع فشار را مهیا ساخته است.