Malla de volúmenes finitos y consideraciones de modelado geométrico

El método de cálculo requiere dividir primero el espacio geométrico en celdas adyacentes sin solapamiento, conocidas conjuntamente como malla de volúmenes finitos.

Al crear un proyecto CFD se genera automáticamente una malla del dominio identificando los vértices de los objetos y generando coordenadas clave a lo largo de los ejes principales. Estas coordenadas, extendidas desde los ejes X, Y y Z a lo ancho, profundo y alto del dominio, se denominan «líneas de malla». La distancia entre líneas de cada eje se denomina «región» y se divide inicialmente con el espaciado predeterminado definido por el usuario. La malla de DesignBuilder CFD es cartesiana rectilínea no uniforme: sus líneas son paralelas a los ejes principales y su separación puede variar.

Por ejemplo, un bloque sencillo con un conjunto de componentes que representa una mesa:

La malla resultante, generada con separación predeterminada de 0.3m, sería:

Por defecto las regiones se dividen uniformemente con una separación lo más próxima posible a la definida por el usuario. Observa las regiones estrechas entre las coordenadas clave del tablero y las patas. En este caso la distancia es aceptable. Sin embargo, deben evitarse regiones muy estrechas que produzcan celdas largas y estrechas o de alta relación de aspecto, pues pueden producir soluciones inestables que no converjan. Los conjuntos muy detallados pueden generar muchas coordenadas próximas y celdas de alta relación de aspecto. También pueden producir mallas demasiado complejas, tiempos de cálculo y consumo de memoria excesivos; para evitarlo pueden sustituirse por representaciones más simples para CFD. Cuando no puedan evitarse regiones muy estrechas, las líneas adyacentes formadas a partir de coordenadas clave pueden unirse mediante la tolerancia de unión de los diálogos de nuevo análisis CFD (véanse las secciones Configurar un nuevo análisis CFD externo y «Configurar un nuevo análisis CFD interno»). Por ejemplo, si la mesa estuviera más cerca del borde de la ventana adyacente, las líneas podrían quedar demasiado próximas:

Estas líneas próximas pueden unirse creando un análisis nuevo y aumentando la tolerancia de unión, por ejemplo a 0.025m:

Debido al carácter estrictamente rectilíneo de la malla, las celdas situadas fuera del dominio de cálculo se «bloquean» para adaptarse a geometrías irregulares. Tenlo en cuenta al crear el modelo para optimizar la generación de malla y/o garantizar que los contornos CFD superficiales estén en el plano de un eje principal y se representen con precisión. En algunos casos puede girarse el modelo para que la mayoría de muros sean ortogonales a los ejes. Como caso extremo, si se dibuja un espacio rectangular con un ángulo de 45° respecto al eje Z:

La malla resultante con separación predeterminada de 0.3m contiene mucha redundancia en forma de regiones bloqueadas e imprecisión de representación superficial:

Si se gira primero el bloque para alinearlo con el eje X:

La malla resultante no presenta redundancia ni imprecisión superficial:

La representación de superficies no ortogonales puede mejorarse con una separación predeterminada menor y, en algunos casos, modificando regiones concretas para mejorar localmente la precisión, como muestra el ejemplo:

Malla generada con separación predeterminada de 0.3m:

Con la herramienta «Editar malla CFD» se reduce la separación solo en las regiones de la sección inclinada a 0.2m para mejorar su representación:

Las regiones entre coordenadas clave también pueden dividirse con separación no uniforme y pueden añadirse regiones de coordenadas clave. Encontrarás más información en «Editar la malla CFD».