ANSYS Mesh中创建周期边界

CFD计算中,周期边界应用非常广泛。Mesh模块作为ANSYS Workbench中的御用网格生成模块,如何利用mesh模块构建周期网格,就显得非常重要。

周期网格分为两类:旋转周期及平移周期。在ANSYS Mesh模块中,利用坐标系来区分这两类网格类型。周期网格区域要求周期面上网格节点一一对应,在ANSYS Mesh模块中,可以很方便的通过Symmetry功能模块中的Periodic Region功能达到这一目标。本例描述了如何在ANSYS Mesh模块中创建周期网格的步骤,在workbench中的项目结构如图1所示。


1.png

1项目组织结构

一、几何模型

本例包括两个计算模型,分别对应旋转周期与平移周期,为方便起见,这里使用最简单的几何模型。如图1,图2所示分别为旋转周期几何与平移周期几何。网格划分完毕后均用fluent进行测试。


2.png

2旋转周期


3.png

3平移周期(A面与其对边的面)

二、旋转周期边界

双击A2单元格,进入mesh模块。

在进行旋转周期边界创建之前,需要创建柱坐标系。如图4所示,在属性菜单Coordinate System上点击右键,选择子菜单Insert,在弹出的子菜单中选择Coordinate system,创建新的坐标系。


4.png

4插入坐标系

进行如图5所示设置。选择typeCylindrical创建圆柱坐标系,origin设置为你的旋转中心,principal axis为径向坐标,orientation about principal axis为轴向坐标,自己根据实际情况设置。最关键的是旋转中心。


5.png

5坐标系创建

Model上点击右键,选择 Insert > Symmetry,插入对称。如图6所示。


6.png

6插入对称

在插入的Symmetry节点上点击右键,选择Insert > Periodic Region,插入周期区域。如图7所示。


7.png

7插入周期区域

选择low boundaryhigh boundary,这两个边界为相对应的周期边界。最好是沿着旋转方向。设置typePeriodic,设置Coordinate System为前面创建的柱坐标系。


8.png

8设置周期

如图9所示选择相应的面。


9.png

9选择周期面

OK了,其他网格划分工作就没什么好说的了,该怎么划分还怎么划分。设置周期边界的作用在于保证周期面上的网格节点一致,否则在fluent中创建周期边界会出错。为了便于观察,这里使用四面体网格(其实这个模型在mesh中可以自动划分为六面体网格)。生成的网格如图10所示。从图中可以看出,周期面上网格节点数是映射对应的。


10.png

10 网格模型


CFD前处理CAE流体力学及仿真网格建模

ANSYS Mesh中创建周期边界的评论1条

  • 胡坤
    0
    <p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">给模型边界命名:周期边界分别命名为</font>sideA<font face="微软雅黑, sans-serif">与</font>sideB<font face="微软雅黑, sans-serif">,其他随便给个名称。主要是用于</font>fluent<font face="微软雅黑, sans-serif">中周期边界的创建。</font></p><p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">关闭</font>mesh<font face="微软雅黑, sans-serif">模块,返回工程项目窗口,先更新</font>A3<font face="微软雅黑, sans-serif">元格,然后双击</font>B2<font face="微软雅黑, sans-serif">单元格进入</font>FLUENT<font face="微软雅黑, sans-serif">。</font></p><p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">在进行周期网格创建之前,先检查一下</font>sideA<font face="微软雅黑, sans-serif">与</font>sideB<font face="微软雅黑, sans-serif">所对应的</font>ID<font face="微软雅黑, sans-serif">号。</font></p><p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">利用</font>TUI<font face="微软雅黑, sans-serif">命令</font>mesh/modify-zones/list-zones<font face="微软雅黑, sans-serif">列举区域,如图</font>10<font face="微软雅黑, sans-serif">所示,可以看出</font>sizea<font face="微软雅黑, sans-serif">与</font>sizeb<font face="微软雅黑, sans-serif">分别对应的</font>id<font face="微软雅黑, sans-serif">号为</font>8<font face="微软雅黑, sans-serif">和</font>9.</p><p align="center"><div class="cae-img"><img src="http://img.jishulink.com/caenet/forums/upload/2012/12/28/385/27371804601668.png" title="11.png" alt="11.png"></div></p><p align="center"><font face="黑体">图</font> 11<font face="黑体">列举区域</font></p><p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">好了,现在可以利用</font>TUI<font face="微软雅黑, sans-serif">创建周期边界了。</font></p><p align="left">TUI<font face="微软雅黑, sans-serif">命令:</font>mesh/modify-zones/make-periodic<font face="微软雅黑, sans-serif">,如图</font>11<font face="微软雅黑, sans-serif">所示。</font></p><p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">在弹出的提示输入</font>periodic zone<font face="微软雅黑, sans-serif">中输入</font>8<font face="微软雅黑, sans-serif">,</font>Shadow zone<font face="微软雅黑, sans-serif">中输入</font>9<font face="微软雅黑, sans-serif">,后面的参数按提示输入(周期边界全部输入</font>yes<font face="微软雅黑, sans-serif">)。</font></p><p align="center"><div class="cae-img"><img src="http://img.jishulink.com/caenet/forums/upload/2012/12/28/385/27371825006892.png" title="12.png" alt="12.png"></div></p><p align="center"><font face="黑体">图</font> 12 TUI<font face="黑体">命令创建周期边界</font></p><p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">可以看出,创建了周期边界后,</font>ID<font face="微软雅黑, sans-serif">为</font>9<font face="微软雅黑, sans-serif">的边界</font>sideb<font face="微软雅黑, sans-serif">被删除掉了。我们可以查看</font>boundary conditions<font face="微软雅黑, sans-serif">中的</font>sidea<font face="微软雅黑, sans-serif">,其类型应该是自动被设置为了周期边界</font>periodic<font face="微软雅黑, sans-serif">。</font></p><p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">至此,旋转周期边界创建结束。</font></p><p align="left"><i><font style="">三、平移周期边界</font></i></p><p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">和旋转周期边界类似,所不同的是创建直角坐标系,而不是柱坐标系。这里不再赘述。</font></p><p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">下面说的是用另一种方法创建周期边界:</font>match control<font face="微软雅黑, sans-serif">。</font></p><p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">我们知道,流体计算中的周期边界只是要求边界上节点一一对应,所以我们对周期面上的网格进行控制就可以了,至于周期面的创建,反正都是要在</font>fluent<font face="微软雅黑, sans-serif">中完成。</font></p><p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">进入</font>mesh<font face="微软雅黑, sans-serif">模块后,我们先创建一个坐标系。创建平移周期边界需要两个坐标系,但是我们这里可以使用默认坐标系。所以只需要再新建一个坐标系。如图</font>13<font face="微软雅黑, sans-serif">所示。</font></p><p align="center"><div class="cae-img"><img src="http://img.jishulink.com/caenet/forums/upload/2012/12/28/385/27371848403921.png" title="13.png" alt="13.png"></div></p><p align="center"><font face="黑体">图</font> 13<font face="黑体">创建坐标系</font></p><p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">进行如图</font>14<font face="微软雅黑, sans-serif">所示的设置。注意图中的高亮部分。默认坐标系坐标原点(</font>0,0,0<font face="微软雅黑, sans-serif">),新建坐标系原点(</font>0,0,0.05<font face="微软雅黑, sans-serif">),因为我们的平移周期是沿着</font>Z<font face="微软雅黑, sans-serif">方向平移</font>0.05m<font face="微软雅黑, sans-serif">。</font></p><p align="center"><div class="cae-img"><img src="http://img.jishulink.com/caenet/forums/upload/2012/12/28/385/27371867108744.png" title="14.png" alt="14.png"></div></p><p align="center"><font face="黑体">图</font> 14<font face="黑体">坐标系设置</font></p><p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">插入</font>match control<font face="微软雅黑, sans-serif">,如图</font>15<font face="微软雅黑, sans-serif">所示。</font></p><p align="center"><div class="cae-img"><img src="http://img.jishulink.com/caenet/forums/upload/2012/12/28/385/27371923405214.png" title="15.png" alt="15.png"></div></p><p align="center"><font face="黑体">图</font> 15<font face="黑体">插入匹配控制</font></p><p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">照图</font>16<font face="微软雅黑, sans-serif">进行参数设定。</font></p><p align="center"><div class="cae-img"><img src="http://img.jishulink.com/caenet/forums/upload/2012/12/28/385/27371948402645.png" title="16.png" alt="16.png"></div></p><p align="center"><font face="黑体">图</font> 16<font face="黑体">参数设置</font></p><p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">与前面相同,选择两个周期面,在</font>transformation<font face="微软雅黑, sans-serif">中选择</font>arbitrary<font face="微软雅黑, sans-serif">,默认为</font>cyclic<font face="微软雅黑, sans-serif">创建旋转周期边界,再选择两个坐标系:一个为默认坐标系,一个为新建坐标系。</font></p><p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">这里选择</font>arbitrary<font face="微软雅黑, sans-serif">,程序会根据输入的坐标系统决定创建旋转周期还是平移周期。</font></p><p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">为便于观察,我们划分四面体网格,生成网格如图</font>17<font face="微软雅黑, sans-serif">所示。旋转图形查看周期面上网格节点是否对应。</font></p><p align="center"><div class="cae-img"><img src="http://img.jishulink.com/caenet/forums/upload/2012/12/28/385/27371970307869.png" title="17.png" alt="17.png"></div></p><p align="center"><font face="黑体">图</font> 17<font face="黑体">网格</font></p><p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">为周期面命名之后,关闭</font>mesh<font face="微软雅黑, sans-serif">模块。</font></p><p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">进入</font>fluent<font face="微软雅黑, sans-serif">后的工作和前面所述完全一致,这里不再重复。如图</font>18<font face="微软雅黑, sans-serif">所示。</font></p><p align="center"><div class="cae-img"><img src="http://img.jishulink.com/caenet/forums/upload/2012/12/28/385/27372090603219.png" title="18.png" alt="18.png"></div></p><p align="center"><font face="黑体">图</font> 18 FLUENT<font face="黑体">中创建周期边界</font></p><p align="left"><i><font style="">四、总结</font></i></p><p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">(</font>1<font face="微软雅黑, sans-serif">)在</font>mesh<font face="微软雅黑, sans-serif">模块中可以利用</font>symmetry<font face="微软雅黑, sans-serif">定义周期计算域。一般有三类:</font>symmetry<font face="微软雅黑, sans-serif">,</font>periodic<font face="微软雅黑, sans-serif">及</font>cyclic<font face="微软雅黑, sans-serif">,其中</font>symmetry<font face="微软雅黑, sans-serif">用于结构分析,</font>periodic<font face="微软雅黑, sans-serif">用于静磁场分析,</font>cyclic<font face="微软雅黑, sans-serif">用于</font> <font face="微软雅黑, sans-serif">结构与热分析。对于应用于流体计算来说,上面三种都可以使用。</font></p><p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">(</font>2<font face="微软雅黑, sans-serif">)流体周期网格只是要求周期面网格节点映射对应,因此可以利用</font>match control<font face="微软雅黑, sans-serif">创建流体计算周期网格。</font></p><p align="left"><font face="微软雅黑, sans-serif">(</font>3<font face="微软雅黑, sans-serif">)在</font>fluent<font face="微软雅黑, sans-serif">中,需要利用</font>TUI<font face="微软雅黑, sans-serif">命令重新建立周期网格。</font></p>

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