رابط جریان آرام (spf) ( 
) برای محاسبه میدان های سرعت و فشار برای جریان سیال تک فاز در رژیم جریان آرام استفاده می شود. یک جریان تا زمانی که عدد رینولدز زیر یک مقدار بحرانی معین باشد، آرام باقی می ماند. در اعداد رینولدز بالاتر، اغتشاشات تمایل به رشد دارند و باعث انتقال به تلاطم می شوند. این عدد بحرانی رینولدز به مدل بستگی دارد، اما یک مثال کلاسیک جریان لوله است که در آن عدد بحرانی رینولدز تقریباً 2000 است.
) برای محاسبه میدان های سرعت و فشار برای جریان سیال تک فاز در رژیم جریان آرام استفاده می شود. یک جریان تا زمانی که عدد رینولدز زیر یک مقدار بحرانی معین باشد، آرام باقی می ماند. در اعداد رینولدز بالاتر، اغتشاشات تمایل به رشد دارند و باعث انتقال به تلاطم می شوند. این عدد بحرانی رینولدز به مدل بستگی دارد، اما یک مثال کلاسیک جریان لوله است که در آن عدد بحرانی رینولدز تقریباً 2000 است.رابط فیزیک از جریان تراکم ناپذیر، جریان ضعیف تراکم پذیر (چگالی به دما بستگی دارد اما به فشار بستگی ندارد) و جریان تراکم پذیر در اعداد ماخ کم (معمولاً کمتر از 0.3) پشتیبانی می کند. همچنین از جریان سیالات غیر نیوتنی پشتیبانی می کند.
معادلات حل شده توسط رابط جریان آرام معادلات ناویر-استوکس برای بقای تکانه و معادله پیوستگی برای بقای جرم هستند.
رابط جریان لایه ای را می توان برای تحلیل های ثابت و وابسته به زمان استفاده کرد. مطالعات وابسته به زمان باید در رژیم اعداد رینولدز بالا مورد استفاده قرار گیرد زیرا این جریان ها ذاتاً ناپایدار می شوند.
هنگامی که رابط جریان لایه ای اضافه می شود، گره های پیش فرض زیر نیز در Model Builder اضافه می شوند : ویژگی های سیال ، دیوار (شرایط مرزی پیش فرض بدون لغزش است )، و مقادیر اولیه . گره‌های دیگری که به عنوان مثال، شرایط مرزی و نیروهای حجم را اجرا می‌کنند، می‌توانند از نوار ابزار Physics یا از منوی زمینه نمایش داده شده هنگام کلیک راست کردن Laminar Flow اضافه شوند .
تنظیمات
Label نام رابط فیزیک پیش فرض است .
Name عمدتاً به عنوان پیشوند دامنه برای متغیرهای تعریف شده توسط رابط فیزیک استفاده می شود. متغیرهای رابط فیزیک را می توان با استفاده از الگوی <name>.<variable_name> ارجاع داد . به منظور تمایز بین متغیرهای متعلق به رابط های فیزیکی مختلف، رشته نام باید منحصر به فرد باشد. فقط حروف، اعداد و زیرخط (_) در قسمت نام مجاز هستند . کاراکتر اول باید یک حرف باشد.
نام پیش‌فرض (برای اولین رابط فیزیک در مدل) spf است .
مدل فیزیکی
تراکم پذیری
بسته به خواص سیال و رژیم جریان، سه گزینه برای گزینه تراکم پذیری موجود است . به طور کلی پیچیدگی محاسباتی از جریان تراکم ناپذیر به جریان ضعیف تراکم پذیر به جریان تراکم پذیر افزایش می یابد (Ma<0.3) اما فرضیه های زیربنایی به طور فزاینده ای در جهت مخالف محدودتر می شوند.
هنگامی که گزینه جریان تراکم ناپذیر (پیش فرض) انتخاب می شود، شکل تراکم ناپذیر معادلات ناویر-استوکس و تداوم اعمال می شود. علاوه بر این، چگالی سیال در سطح فشار مرجع تعریف شده در این بخش ارزیابی می شود. دمای مرجع روی 293.15 کلوین تنظیم شده است.
گزینه جریان تراکم پذیر ضعیف، جریان تراکم پذیر را زمانی مدل می کند که وابستگی فشار چگالی نادیده گرفته شود. وقتی انتخاب شد، شکل تراکم پذیر معادلات ناویر-استوکس و تداوم اعمال می شود. علاوه بر این، چگالی سیال در سطح فشار مرجع تعریف شده در این بخش ارزیابی می شود.
هنگامی که گزینه جریان تراکم پذیر (Ma<0.3) انتخاب می شود، شکل تراکم پذیر معادلات ناویر-استوکس و تداوم اعمال می شود. Ma < 0.3 نشان می دهد که شرایط ورودی و خروجی، و همچنین تثبیت، ممکن است برای جریان فراصوت و مافوق صوت مناسب نباشد. برای اطلاعات بیشتر، به محدودیت تعداد ماخ مراجعه کنید .
دامنه های رسانه ای متخلخل
با اضافه شدن ماژول های مختلف، کادر بررسی Enable porous media domains در دسترس است. با انتخاب این گزینه، یک گره Fluid and Matrix Properties ، یک گره Mass Source و یک Subnode Forchheimer Drag به رابط فیزیک اضافه می شود. اینها برای رابط معادلات برینکمن در مستندات ماژول مربوطه توضیح داده شده اند. ویژگی های سیال و ماتریس را می توان در همه دامنه ها یا زیر مجموعه ای از دامنه ها اعمال کرد.
جاذبه را شامل شود
هنگامی که چک باکس Include gravity انتخاب می شود، یک ویژگی جاذبه جهانی در درخت مدل رابط نشان داده می شود و نیروی شناوری در معادلات Navier-Stokes گنجانده می شود.
همچنین، هنگامی که چک باکس Include gravity انتخاب می شود، گزینه استفاده از فشار کاهش یافته فرمول فشار را از استفاده از فشار کل (پیش فرض) به استفاده از فشار کاهش یافته تغییر می دهد. این گزینه برای پیکربندی هایی که تغییرات چگالی بسیار کوچک است مناسب است. در غیر این صورت می توان از فرمول پیش فرض استفاده کرد. برای اطلاعات بیشتر، جاذبه را ببینید
مقادیر مرجع
مقادیر مرجع کمیت های جهانی هستند که برای ارزیابی چگالی سیال در زمانی که گزینه جریان تراکم پذیر ضعیف یا جریان تراکم پذیر ضعیف انتخاب شده است استفاده می شود.
سطح فشار مرجع
به طور کلی دو راه برای گنجاندن فشار در محاسبات جریان سیال وجود دارد: یا استفاده از فشار مطلق p A = p + p ref یا فشار سنج p. وقتی p ref غیر صفر باشد، رابط فیزیک فشار گیج را حل می کند در حالی که خواص مواد با استفاده از فشار مطلق ارزیابی می شود. سطح فشار مرجع نیز برای تعیین چگالی مرجع استفاده می شود.
دمای مرجع
دمای مرجع برای تعیین چگالی مرجع استفاده می شود.
موقعیت مرجع
هنگامی که Include gravity انتخاب شده است، موقعیت مرجع را می توان تعریف کرد. مربوط به مکانی است که فشار کل (شامل فشار هیدرواستاتیک) برابر با سطح فشار مرجع است .
متغیرهای وابسته
متغیرهای وابسته (فیلدهای) زیر برای این رابط فیزیک تعریف شده است – میدان سرعت u و اجزای آن، و فشار p .
در صورت نیاز می توان نام فیلد، جزء و متغیر وابسته را ویرایش کرد. ویرایش نام یک متغیر وابسته اسکالر هم نام فیلد و هم نام متغیر وابسته را تغییر می دهد. اگر نام یک فیلد جدید با نام فیلد دیگری از همان نوع منطبق باشد، فیلدها درجات آزادی و نام متغیرهای وابسته را به اشتراک می گذارند. نام فیلد جدید نباید با نام یک فیلد از نوع دیگر یا با نام جزء متعلق به فیلد دیگری مطابقت داشته باشد. نام مولفه ها باید در یک مدل منحصر بفرد باشند، مگر زمانی که دو فیلد یک نام فیلد مشترک دارند.
تثبیت مداوم
برای فعال کردن این بخش، روی دکمه Show More Options ( 
) کلیک کنید و Stabilization را در کادر محاوره ای Show More Options انتخاب کنید .
) کلیک کنید و Stabilization را در کادر محاوره ای Show More Options انتخاب کنید .دو روش ثابت وجود دارد : انتشار ساده و انتشار با باد متقابل . معمولاً هر دو چک باکس برای این روش‌ها به‌طور پیش‌فرض انتخاب می‌شوند و باید برای عملکرد بهینه انتخاب شوند. روش های تثبیت ثابت معادله حمل و نقل اصلی را مختل نمی کند. هنگام استفاده از درونیابی مرتبه مساوی برای فشار و سرعت، انتشار ساده باید انتخاب شود.
کادر انتخاب استفاده از مقیاس زمانی زیرشبکه پویا را برای تقریب تانسور مقیاس زمانی در مسائل وابسته به زمان از پیش بینی عبارات ضعیف انتخاب کنید . این چک باکس به طور پیش فرض انتخاب شده است. در صورت انتخاب نشدن از مرحله زمانی واقعی استفاده می شود.
تثبیت ناسازگار
برای فعال کردن این بخش، روی دکمه Show More Options ( 
) کلیک کنید و Stabilization را در کادر محاوره ای Show More Options انتخاب کنید .
) کلیک کنید و Stabilization را در کادر محاوره ای Show More Options انتخاب کنید .معمولاً فقط یک روش تثبیت ناسازگار وجود دارد – انتشار ایزوتروپیک . این روش معادل افزودن یک عبارت به ضریب انتشار است تا اثر نوسانات را با کمتر کردن سیستم تحت تسلط همرفت، کاهش دهد. در صورت امکان، استفاده از روش تثبیت ناسازگار را به حداقل برسانید زیرا با استفاده از آن دیگر مشکل اصلی را حل نمی کنید. به طور پیش فرض، چک باکس Isotropic diffusion انتخاب نمی شود زیرا این نوع تثبیت کننده انتشار مصنوعی را اضافه می کند و بر دقت مشکل اصلی تأثیر می گذارد. با این حال، از این گزینه می توان برای بدست آوردن حدس اولیه خوب برای مشکلات حل نشده استفاده کرد.
در صورت نیاز، چک باکس انتشار ایزوتروپیک را انتخاب کنید و یک پارامتر تنظیم δ id را به عنوان یک مقدار مثبت اسکالر وارد کنید. مقدار پیش فرض 0.25 است (مقدار معقولی برای شروع تقریباً 0.5 تقسیم بر ترتیب عناصر است). ارزش بالاتر انتشار همسانگرد بیشتری را اضافه می کند.
 |
|
تنظیمات پیشرفته
برای نمایش این بخش، روی دکمه Show More Options ( 
) کلیک کنید و Advanced Physics Options را در کادر محاوره ای Show More Options انتخاب کنید . معمولاً این تنظیمات نیازی به تغییر ندارند.
) کلیک کنید و Advanced Physics Options را در کادر محاوره ای Show More Options انتخاب کنید . معمولاً این تنظیمات نیازی به تغییر ندارند.استفاده از پله زمانی شبه برای فرم معادله ثابت به صورت پیش فرض روی Automatic از فیزیک تنظیم شده است . این گزینه می تواند در صورت استفاده از فرم معادله ثابت به منظور افزایش سرعت همگرایی، مشتقات شبه زمان را به معادله اضافه کند . زمانی که رابط جریان آرام در برخی از ویژگی‌های جفت چندفیزیکی انتخاب شود، پله‌های زمانی شبه فعال می‌شود. Automatic from physics را روی On قرار دهید تا گام‌های شبه زمان نیز برای جریان‌های آرام اعمال شود. برای غیرفعال کردن کامل گام برداشتن شبه زمان ، آن را روی Off تنظیم کنید .
هنگامی که Use pseudo time stepping برای فرم معادله ثابت روی Automatic from physics یا On تنظیم شده است ، یک عبارت عدد CFL نیز باید تعریف شود. برای گزینه خودکار پیش‌فرض ، شماره CFL محلی (از شرایط Courant–Friedrichs–Lewy) توسط یک تنظیم‌کننده PID تعیین می‌شود.
هنگامی که گزینه تراکم پذیری روی جریان تراکم ناپذیر تنظیم شده باشد، کادر بررسی استفاده از پیش شرط ناویر-استوکس در مطالعات وابسته به زمان در زیر حلگرهای خطی در دسترس است . وقتی این چک باکس انتخاب می‌شود، حل‌کننده پیش‌فرض برای مراحل مطالعه وابسته به زمان، از پیش‌شرطی‌کننده Block Navier-Stokes در حل‌کننده‌های تکراری برای سرعت و فشار استفاده می‌کند. استفاده از این پیش شرطی ممکن است منجر به زمان حل کوتاه‌تر برای مسائل وابسته به زمان بزرگ با اعداد رینولدز بالا شود.
 |
|
گسسته سازی
گسسته سازی پیش فرض برای جریان آرام، عناصر P1+P1 است – یعنی درونیابی خطی تکه ای برای سرعت و فشار. این برای اکثر مشکلات جریان مناسب است.
برخی از درون یابی های مرتبه بالاتر نیز در دسترس هستند، و می توانند گزینه های مقرون به صرفه ای برای به دست آوردن دقت بالا برای جریان هایی با اعداد رینولدز پایین باشند.
گزینه‌های P2+P2 و P3+P3 ، گزینه‌های درونیابی مرتبه مساوی، گزینه‌های مرتبه بالاتر ترجیحی هستند زیرا دقت عددی بالاتری نسبت به گزینه‌های مرتبه مختلط P2+P1 و P3+P2 دارند . با این حال، گزینه های درون یابی مرتبه مساوی برای فعال بودن به انتشار ساده نیاز دارند.
 |
جریان از یک سیلندر : مسیر کتابخانه برنامه COMSOL_Multiphysics/Fluid_Dynamics/cylinder_flow
|
