(۳-۵۳)
که در آن I ماتریس یکه و تانسور تنش و F بردار نیرو میباشد.
۳-۱۳-۱ گسسته سازی معادله ممنتوم
روش گسستهسازی شرح داده شده در بخش (۳-۱۰) برای یک معادله انتقال عددی، همچنین برای گسستهسازی معادلات ممنتوم استفاده می شود. بعنوان مثال معادله ممنتوم در جهت x می تواند با قرار دادن بیان شود:
( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )
(۳-۵۴)
اگر میدان فشار و دبیهای جرمی از سطوح مشخص بودند، معادله (۳-۵۲) می تواند به روش معین شده در بخش (۳-۱۰) حل شود و یک میدان سرعت به دست بیاید. اگر میدان فشار و دبیهای جرمی از سطوح مشخص نبودند باید در قسمتی از حل به دست بیایند. نتایج مهمی در مورد ذخیره فشار و گسستهسازی عبارات گرادیان فشار وجود دارد که در ادامه توضیح داده خواهد شد.
FLUENTفشار و سرعت را در مرکز سلول ذخیره می کند. به هر حال معادله پیوستگی به مقدار فشار در سطوح بین سلولهای c0 و c1, نشان داده شده در شکل (۳-۲)، احتیاج دارد. لذا یک روش درونیابی احتیاج است که مقادیر مربوط به فشار سطح را از مقادیر سلولها محاسبه کند.
۳-۱۳-۱-۱ روش درونیابی فشار
روش پیش فرض در FLUENT مقادیر فشار را در سطوح با بهره گرفتن از ضرایب معادله ممنتوم جایگزین می کند. این روش تا هنگامیکه تغییر فشار بین مراکز سلولها کم است کارآمد میباشد. هنگامیکه تغییرات ناگهانی (پرش) یا گرادیانهای بزرگی در ممنتوم در سطوح سلول وجود دارد از این روش نمی توان استفاده کرد.
جریانهایی که برای آنها روش دورنیابی پیش فرض دچار مشکل می شود عبارتند از: جریانهای با نیروی حجمی زیاد، همانند جریانهای با پیچش زیاد، جریانهای جا به جایی طبیعی با عدد رایلی بالا و جریانهایی مشابه اینها. در چنین مواقعی لازم است که شبکهبندی در نواحی با گرادیان زیاد ریزتر گردد تا تغییرات فشار کاهش یابد.
یکی دیگر از علل ایجاد خطا این است که FLUENT فرض می کند که گرادیان عمودی فشار در دیوارهها صفر است. این فرض برای لایه های مرزی درست است ولی برای مواقع حضور نیروهای حجمی یا خمیدگی درست نمی باشد. بار دیگر خطا هنگامی پدید می آید که گرادیان فشار مربوط به دیواره های ورودی و خروجی است.
روشهای جایگزین زیادی برای مواردی که روش استاندارد درونیابی فشار کارآمد نیست وجود دارد:
روش خطی مقدار فشار سطح را به صورت میانگین فشار سلولهای مجاور محاسبه می کند.
روش مرتبه دوم فشار سطوح را با بهره گرفتن از دقت مرتبه دوم عبارت جابجایی (بخش ۳-۱۰-۳) جایگزین می کند. این روش ممکن است مقداری بهبود را در مقایسه با روشهای استاندارد و خطی ایجاد کند، ولی اگر در شروع محاسبات به کار برده شود و یا با شبکهبندی بد استفاده شود ممکن است مقداری مشکل داشته باشد.
روش وزنی براساس نیروی جسمی[۴۹] فشار را محاسبه می کند با این فرض که گرادیان عمودی بین فشار و نیروی بدنی صفر است. این روش زمانی به خوبی کار می کند که نیروهای بدنی بعنوان بخشی از معادلات ممنتوم باشد (مانند نیروی شناوری).
PRESTO[50] از تعادل گسسته پیوستگی برای محاسبه فشار استفاده می کند.این روش فقط برای شبکهبندیهای چهار وجهی و شش وجهی قابل اعمال است.
۳-۱۳-۲ گسسته سازی معادله پیوستگی
معادله (۳-۵۲) ممکن است بر روی حجم کنترل شکل (۳-۴) انتگرال گرفته شود تا معادله گسسته شده زیر را نتیجه دهد.
(۳-۵۴)
که در آن دبی جرمی از سطح f میباشد:
(۳-۵۵)
همانطور که در بخش (۳-۹) توضیح داده شد معادلات ممنتوم و پیوستگی به طور مداوم و پی در پی ذخیره میگردند. در این روش مداوم معادله پیوستگی بعنوان یک معادله برای فشار بکار میرود. به هر حال فشار بطور واضح در معادله (۳-۵۵) برای جریانهای غیرقابل تراکم، مادامیکه چگالی مستقیماً به فشار مربوط نیست ظاهر نمیگردد.
الگوریتمهای خانواده SIMPLE[51] برای ربط دادن فشار به معادله پیوستگی به کار میرود. این روش در بخش (۳-۱۳-۳) شرح داده شده است. برای بیشتر پیش رفتن، لازم است که تا مقادیر مربوط به سطح سرعت vn به مقادیر ذخیره شده سرعت در مرکز سلول ربط داده شود.
دبی مربوط به سطح می تواند بصورت زیر نوشته شود: