Fluent 动网格实例具体操作(下)

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动网格设置

6.1    Mesh Methods(网格更新方法)

在Dynamic Mesh面板中找到Dynamic Mesh选项,并勾选激活动网格选项。勾选Mesh Methods目录下的Smoothing,Layering,Remeshing选项。各选项的参数设置分别如下图所示。

在Smoothing中,有两种网格光顺的方法,弹簧光顺与离散光顺两个模型。激活弹簧光顺模型,相关参数设置位于Smoothing(光顺)标签下,可以设置的参数包括Spring Constant Factor(弹簧弹性系数)、Laplace Node Relaxation(边界点松弛因子)、Convergence Tolerance(迭代精度)和Number of Iterations(迭代次数)。

弹簧常数因子:取值范围[0,1]。可以通过该值来调整弹簧刚度的大小。该值为0表示弹簧间没有阻尼,边界运动会影响到更多的内部节点。该参数的默认值为1。在实际应用中,若发现运动边界附近网格堆积严重,可适当调小此参数,将位移扩散出去。

边界点松弛因子:网格位置更新时使用的参数。取值范围[0,1]。0表示没有进行网格节点保持不变,1表示不使用松弛处理。该参数默认为1。调整该参数可以控制每次网格更新的节点位置。通常使用默认值即可。

迭代精度:网格节点位移值是通过求解平衡方程得到的。本参数即控制方程的求解精度。一般保持默认值。

迭代次数:与迭代精度作用相同。用于平衡方程的求解控制。迭代方程如下。通常该参数保持默认即可。

扩散光顺方法在此不作详细叙述,只简述其适应的情况:能够应用于任何类型的运动或变形网格;扩散光顺方法比弹簧光顺计算开销要大(隐式求解扩散方程,而弹簧光顺是显式计算节点位移),但是能够得到较好的网格质量(特别是对于非四面体/非三角形网格及多面体网格);更适合于平移运动;扩散光顺方法与边界层光顺方法及面区域重构方法不兼容。

在Layering(动态层)标签下,可以设置与动态层模型相关的参数。Split Factor (分割因子)和Collapse Factor(合并因子)与Dynamic Mesh Zones中的Cell Height相关,定义其乘积下的分割与合并属性。

在Remeshing(重划网格)标签下,设置与局部重划模型相关的参数。ANSYS Fluent包含有很多种网格重构方法,主要有以下几种:局部单元重构、局部区域重构、局部面重构(只用于3D)、面域重构、cutcell域重构(仅3D)以及2.5D面重构(3D中)。网格重构方法适合于以下网格类型:

(1)局部网格及局部面重构方法只对区域中的三角形及四面体网格有效。(例如混合网格区域中,非三角形/四面体网格将会被忽略)

(2)区域重构方法会将其它所有类型网格替换为三角形四面体网格(分别在2D及3D区域中),并且在3D边界层中生成楔形、棱柱形网格。

(3)面域重构方法在2D中只用于三角形网格,在3D模型中只用于四面体网格。并且在3D边界层中能够产生楔形/棱柱形网格。

(4)切割单元区域重构方法能够对所有网格类型有效。

(5)2.5D重构方法只在六面体网格或由三角形拉伸形成的楔形/棱柱型单元上有效。

可以设置的其他参数还包括Maximum Cell Skewness(最大畸变率)、Maximum Cell Volume(最大网格体积)和Minimum Cell Volume(最大网格体积),主要用于确定哪些网格需要被重新划分。Mesh Scale Info用于设定时参考网格内的参数。在缺省设置中,如果重新划分的网格优于原网格,则用新网格代替旧网格;否则,将保持原网格划分不变。如果无论如何都要采用新网格的话,则可以在Options(选项)下面选择Must Improve Skewness(必须改善畸变率)选项。如果Options(选项)下面的Size Function(尺寸函数)被激活,则还可以用网格尺寸分布函数标志需要重新划分的网格。

对于3D模型,还包括in-cylinder、six-dof、Implicit Update三种选项。其中in-cyliner用于发动机气缸模拟,six-dof主要用于流体作用于刚体,预测刚体运动。implicit update用于设定网格更新方式。默认采用显式方式,勾选此选项可设定网格以隐式方式更新。

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6.2    动态网格域

在Dynamic Mesh Zones中定义运动区域,即定义中间刚体壁面为rigid body,具体操作如下。

点击Create/Edit选项,打开Dynamic Mesh Zones设置对话框,如下图所示。

在Zone Names下选择rigid wall,在Type中选择Rigid Body。

在Meshing Options中,设置Cell Height中的值为1mm。

点击Create,并关闭Dynamic Mesh Zones设置对话框。

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图11

此动态网格域用于定义网格运动的区域及运动类型。FLUENT中网格运动类型主要有:静止、刚体运动、变形区域、用户自定义域、耦合域(依次)。

静止域在网格运动过程中,区域内节点位置保持不变。虽然说默认情况下不设定区域运动,则该区域为静止,但是一些情况下还是需要显式设定某些区域为静止域,尤其是在一些与刚体域相连的区域处理上。

刚体运动域:这是fluent动网格中最常见的运动类型。通过规定刚体的速度或位移来控制运动。

变形域:由于边界运动导致节点变形。变形域通常与刚体域是相连的。

自定义域:用户可以使用UDF定义自己需要的域

耦合域:节点位移由耦合求解器计算,在流固耦合计算中,耦合面上通常设定为耦合域类型。

6.3    网格预览

点击Preview Mesh Motion可以设置预览网格运动,具体操作如下。

点击Preview Mesh Motion选项,打开设置对话框。

设置时间步长和步数,具体设置如下图所示。

设置完成后,点击Preview。

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图 15

注意:在这一步中,需要提醒一下,使用动网格进行正式计算之前,最好养成预览动网格更新的习惯;就是在正式计算前,浏览一下动网格的更新情况,这样可以避免在计算过程中出现动网格更新本身的问题。在预览更新时,很多人都说会出现负体积的警告,更新不成功,出现这样的问题时,最好先把时间步长改的更小点儿试试,一般来讲,排除UDF本身的原因,出现更新出错的原因都与时间步长有关,这需要结合所使用的更新方法多琢磨。在预览动网格前先保存动网格设置,预览后将造成不可逆的计算结果。

7
设置其它选项

对于非定常问题,推荐使用PISO算法。时间步长设置为0.01,计算步数设置为100。Solution面板中的设置此处不在详细叙述。

                  (完)

本文由 CAE技术联盟 整合 

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