Fluent流体模拟培训教程-动网格详解PPT教学课件
Fluent的动网格
3、绘制速度矢量图 默认情况下，速度向量被绘制在每个单元的 中心（或在每个选中表面的中心），用长度和 箭头的颜色代表其梯度。在绘制速度向量时应 采用单元节点中心值而非采用节点的平均值。 • 速度向量的生成： • （1）菜单：Display Velocity Vectors • •
•
速度向量对话框
三、构建场景
当视图生成后，可以通过调整相关参数来增 强图像效果。这些调整可以在视图描述面板中 完成。 • 菜单：display scene •
• •
视图描述面板
• 1、选择操作对象 • 为了使图中的对象进行操作，必须首先选择对象，使 其成为当前的工作对象。通过在名称列表中选择一个或 多个对象进行操作。 • 2、改变对象显示方式 • 为了增强图形的显示效果，可以改变对象的颜色、可 视性以及其他对象的参数来达到目的。例如想显示一个 复杂问题的全部网格，可以选择隐藏部分网格而达到突 出边界等部分网格的目的，这些可以在显示属性面板中 完成。
•
网格显示对话框
•
(2)在表面列表中选取表面。点击表面列表下 的Outline按钮来选择所有外表面。如果所有的 外表面都已经处于选中状态，单击该按钮将使 所有外表面处于未选中的状态。点击表面列表 下的Interior按钮来选择所有内表面，操作方法 相同。 （3）根据需要显示 的内容，可以选择进行一 下步骤： 1）显示所选表面的轮廓线，进行以下设置： 在Options Edges ，Edge Type Outline 2）显示网格线，Options Edges ，Edge TypeAll 3）绘制网格填充图形，Options Faces， 显示选中面的网格节点，Options Nodes。 4）单击Display按钮，可以在激活的图形 窗口中绘制选定的网格和轮廓线。
FLUENT_6_动网格技巧
FLUENT 6 动网格技巧一、动网格简介CFD动网格大致分为两类：第一类为显式规定网格节点速度，配合瞬态时间，即可很方便的得出位移，当然一些求解器（如FLUENT）也支持稳态动网格，这时候可以直接指定网格节点的位移。
第二类为网格节点速度是通过求解得到的，如6DOF模型基本上都属于此类，用户将力换算成加速度，然后将其积分成速度。
对于第一类动网格问题，在FLUENT中通常可以使用Profile与UDF进行网格设置，通过规定节点或区域的速度、角速度或位移等方式来显式确定网格的运动，通常大部分的动网格问题都归于此类。
而对于第二类问题，通常涉及到力的计算，力在流体中通常是对压力进行积分而来。
将力转换为速度或位移，一般涉及到加速度、转动惯量等物理量的计算。
在FLUENT中，可以使用6DOF模型进行处理，在CFX中，可以使用刚体模型（13.0以上版本才有）。
在FLUENT中，动网格涉及的内容包括：1）运动的定义。
主要是PROFILE文件与UDF中的动网格宏。
2）网格更新。
FLUENT中关于网格更新方法有三种：网格光顺、动态层、网格重构。
需要详细了解这些网格更新方法的运作机理，每个参数所代表的具体含义及设置方法，每种方法的适用范围。
动网格的最在挑战来自于网格更新后的质量，避免负体积是动网格调试的主要目标。
在避免负网格的同时，努力提高运动更新后的网格质量。
二、第一类动网格操作0打开FLUENT双击桌面快捷方式→ 选择2D或3D模式（FLUENT和GAMBIT默认单位为米）1导入网格文件File → Read → Case → 选择mesh文件2检查网格文件Grid > Check（可以查看网格的大致情况，如有无负体积等）3定义求解器Define → Models → Solver → 在Time项里点选Unsteady（非稳态求解器）4编译UDF文件Define → User-Defined → Functions → Compiled → 单击Add添加UDF文件（*.C）→点击Build按钮→ 点击Load按钮→ 点击Close按钮（如果不关闭编译对话框，在调试程序时可随时对程序进行编译）5设定动网格参数Define → Dynamic Mesh → Parameters→ 勾选Dynamic Mesh> Models（模型）Dynamic Mesh（动网格，默认勾选）In-Cylinder（气缸）2.5DSix DOF Solver（六自由度）> Mesh Methods（网格方法）Smoothing（网格光顺，默认勾选）Layering（动态分层）Remeshing（网格重构）> Smoothing（网格方法）Spring Constant Factor（弹簧常数因子，默认为1）Boundary Node Relaxation（边界节点松弛，默认为1）Convergence Tolerance（收敛容差，默认为0.001）Number of Iterations（迭代次数，默认为20）> Layering（网格方法）Constant Height（固定高度）Constant Ratio（固定比例）Split Factor（分割因子）Collapse Factor（收缩因子）> Remeshing（网格方法）Size Function（尺寸函数）Must Improve Skewness（必须提高扭曲度）Face Remeshing（面网格重构）Minimum Length Scale（最小长度缩放，默认为0）Maximum Length Scale（最大长度缩放，默认为1000）Maximum Cell Skewness（最大单元扭曲度，默认为0.6）Maximum Face Skewness（最大面扭曲度，默认为0.7）Size Remeshing Interval（尺寸重构间隔，默认为10）Size Function Resolution（尺寸函数分辨率，默认为3）Size Function V ariation（尺寸函数变异，默认为1.581787）Size Function Rate（尺寸函数比率，默认为0.3）6设定动网格区域Define → Dynamic Mesh → Zones> Zone Names（在下拉列表里选择要运动的区域或边界）> Type（点选区域或移动边界的类型）Stationary（静止的）Rigid Body（刚体，默认勾选）Deforming（变形）User-Defined（用户自定义）> Motion Attributes（运动属性）Motion UDF/Profile（运动自定义文件，一般UDF文件编译后，会在下拉列表中显示）Center of Gravity Location（全部设置为0）Center of Gravity Orientation（全部设置为0）> Geometry Definition（几何定义，一般不设置）> Meshing Options（网格划分选项）Adjacent Zone（毗邻区域，默认为fluid）Cell Height（单元高度，一般设定为网格单元最小尺寸）→ 单击Create按钮→ 单击Draw按钮→ 单击Update按钮→ 单击Close按钮（这一步非常关键，否则无法预览动态网格）7显示网格Display → Grid（弹出网格显示窗口）8预览动网格Solve → Mesh Motion> Time（时间设置）Current Mesh Times（当前时间，即瞬态运动的时间）Time Step Sizes（时间步长，每个子步的时间）Number of Time Steps（时间步，即总的时间步数）> Display Options（显示选项）Display Grid（显示网格，默认勾选）Save Hardcopy（保存硬拷贝）Enable Autosave（启动自动保存）Display Frequency（显示频率，默认为1）三、第二类动网格操作Number of Iterations（最大迭代步数，在每个时间子步内迭代的次数，即在一个时间步内计算稳态的过程）。
动网格课件
11
© Fluent Inc. 2013-8-7
Fluent User Services Center
FLUENT Software Training UGM 2002
Global Controls
Define > Dynamic Mesh > Parameters
FLUENT Software Training UGM 2002
Global Controls
Smoothing (spring) parameters
Layering parameters
„stiffness‟ boundary node relaxation convergence tolerance (max) number of iterations
6
© Fluent Inc. 2013-8-7
Fluent User Services Center
FLUENT Software Training UGM 2002
Spring Analogy-Example
7
© Fluent Inc. 2013-8-7
Fluent User Services Center
14
© Fluent Inc. 2013-8-7
Fluent User Services Center
FLUENT Software Training UGM 2002
Volume Deformation
Spring/remeshing example:
Fluid Zone
Side walls
【fluent软件学习】计算流体力学软件Fluent培训67页PPT
1. 掌握流体力学、传质传热和化学反应动力学 等基础知识。
2. 了解CFD中使用的数值计算方法。 3. 了解Fluent中各个数值模型的适用范围及各参
数含义。 4. 接下来，可以尝试使用Fluent进行计算了！
4
交流学习的安排
第一讲 流体力学基础、传热学基础 第二讲 燃烧学，计算流体力学基础 第三讲 Fluent介绍 第四讲 Fluent应用实例（1） 第五讲 Fluent应用实例（2）
• 连续介质假设
– 连续介质假设认为真实流体所占有的空间可近似看作由“流体 质点”连续地无空隙地充满着。
– 换一句话说，就是在我们感兴趣的微小尺度内，都包含着无数 个流体分子。
• 局限性
– 当特征尺寸远大于分子间隙时，可以认为满足连续介质假设。 实际上，在一般的工程问题上，均可以满足。
– 当压力很低的稀薄气体中，分子间距很大，能与感兴趣的特征 尺度相比拟。此时，传统的流体力学理论就不适用，必须使用 统计力学的方法。
5
交流学习的安排
第一讲 流体力学基础、传热学基础 第二讲 燃烧学，计算流体力学基础 第三讲 Fluent介绍 第四讲 Fluent应用实例（1） 第五讲 Fluent应用实例（2）
6
什么是流体（Fluid）？
• 固体
– 在静止状态下，能够抵抗一定的压力、 拉力和剪切力。
• 流体
– 在静止状态下，能够抵抗一定的压力。
• 粘度
• 流体内摩擦应力 的大小与流体的 速度梯度成正比
• 持续变形的流体 才能抵抗一定的 剪切力！
11
流体的主要物理性质
• 粘度
• μ：动力粘度系数 • 当流体的μ为常数时，称为牛顿流体。 • 主要受温度影响，基本不受压力影响。 • 一般，液体（如水煤浆、重油）的粘度随温
4-1Fluent流体模拟培训教程-动网格详解
1
本次沟通学习的目的
对动态网格理论根底有初步了解。 能够使用商用流体力学计算软件Fluent进
展简洁地计算—实行铺层更新方法。 为后续承受Fluent解决工业中实际边界运
动或变形的问题打下根底。
2
• 动态网格模型
– 边界刚性运动 – 边界变形
• 初始网格可以使用任意的前处理器来生成 • Fluent动网格模型完全支持并行计算，既可以单机多
核并行，也可多机多核并行 • 动态网格技术与网格自适应技术相兼容
6
Fluent中动态网格模型算法概要
动网格使用面临两大问题
• 体网格的再生 • 边界运动或变形的指定
体网格再生方法
• 铺层〔Layering〕 • 弹性光顺〔Spring Smoothing〕 • 局部重构〔Local Remeshing〕
10
弹性光顺〔Spring Smoothing〕
四个特点
〔1〕节点之间类似弹簧的连接，或者被压缩或
者被拉伸
〔2〕节点之间的连接属性不变，没有节点的生 成和消退，节点的数量和连接关系保持不变
〔3〕单独使用时，仅限于边界变形或运动幅度 较小的状况，幅度过大会导致网格高度扭曲甚至 奇异
〔4〕适用于三角形、四周体网格，也可用于六
实例
34
弹性光顺
根本特点： 〔1〕节点之间的连接属性不变 〔2〕单独使用，仅限于变形特别小的状况 〔3〕适用于三角形和四周体网格
23
弹性光顺
动网格掌握参数：
24
弹性光顺
运动区域：
25
弹性光顺
变形区域：
26
弹性光顺
变形区域：
27
《fluent讲义》课件
Fluent的模拟应用和优化技术
1
热传导模拟
模拟热传导过程，包括传热、热辐射和相变，以优化能量传递和系统效率。
2
多物理场模拟
将不同物理场耦合进行模拟，如流体-固体、流体-电磁和流体-热传导，以研究多 场耦合效应。
3
物流耦合模拟
模拟流体和结构耦合，研究流体对结构的影响，以及结构变化对流体行为的反馈。
流体力学概念与模拟
1 流体力学基础
介绍流体力学的基本概念，包括质量守恒、 动量守恒和能量守恒。
2 多相流模拟
探索多相流模型，如气固流、气液流和固液 流，并学习如何模拟这些复杂的流体行为。
3 湍流模拟
了解湍流的产生机制和模型，并学习如何进 行湍流模拟以预测和优化流体行为。
4 化学反应模拟
研究流体中的化学反应过程，包括燃烧、化 学反应和质量转移，并模拟这些过程的影响。
Fluent的动网格技术和并行计算
动网格技术
介绍Fluent中的动网格技术，包括网格自适应和网 格重构。动态调整网格以捕捉流动细节和提高模拟 精度。
并行计算
探索Fluent中的并行计算技术，利用多核处理器和 集群系统提高模拟速度和处理大规模模拟任务。
Fluent的后处理工具和工程应用案例
后处理工具
Fluent的操作和界面介绍包括模型创建、网 格导入、参数设置等。
物理模型选择
深入了解Fluent所提供的多种物理模型选项，并 选择适合你的应用的模型。
用户界面
探索Fluent友好的用户界面，包括工具栏、菜单 栏、视图控制和后处理选项。
求解器设置
学习如何选择和设置合适的求解器以提高模拟效 率和准确性。
使用Fluent的后处理工具进行数据可视化、图表分析 和结果解释，以实现全面的模拟分析。
FLUENT动网格教程
F L U E N T动网格教程(共17页) -本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-FLUENT动网格教程摘自&id=1396题记：在学习使用Fluent的时候，有不少朋友需要使用动网格模型(Dynamic Mes h Model)，因此，本版推出这个专题，进行大讨论，使大家在使用动网格时尽量少走弯路，更快更好地掌握；也欢迎使用过的版友积极参与讨论指导，谢谢！。
该专题主要包括以下的主要内容：§一、动网格的相关知识介绍；§二、以NACA0012翼型俯仰振荡实例进行讲解动网格的应用过程；§三、与动网格应用有关的参考文献；§四、使用动网格进行计算的一些例子。
§一、动网格的相关知识介绍有关动网格基础方面的东西，请具体参考FLUENT User’s Guide或FLUENT全攻略的相关章节，这里只给出一些提要性的知识要点。
1、简介动网格模型可以用来模拟流场形状由于边界运动而随时间改变的问题。
边界的运动形式可以是预先定义的运动，即可以在计算前指定其速度或角速度；也可以是预先未做定义的运动，即边界的运动要由前一步的计算结果决定。
网格的更新过程由FLU ENT 根据每个迭代步中边界的变化情况自动完成。
在使用动网格模型时，必须首先定义初始网格、边界运动的方式并指定参予运动的区域。
可以用边界型函数或者UDF定义边界的运动方式。
FLUENT 要求将运动的描述定义在网格面或网格区域上。
如果流场中包含运动与不运动两种区域，则需要将它们组合在初始网格中以对它们进行识别。
那些由于周围区域运动而发生变形的区域必须被组合到各自的初始网格区域中。
不同区域之间的网格不必是正则的，可以在模型设置中用FLUENT软件提供的非正则或者滑动界面功能将各区域连接起来。
注：一般来讲，在Fluent中使用动网格，基本上都要使用到UDF，所以你最好具备一定的C语言编程基础。
2、动网格更新方法动网格计算中网格的动态变化过程可以用三种模型进行计算，即弹簧近似光滑模型(spring-based smoothing)、动态分层模型（dynamic layering）局部重划模型（local remeshing）1）弹簧近似光滑模型原则上弹簧光顺模型可以用于任何一种网格体系，但是在非四面体网格区域（二维非三角形），最好在满足下列条件时使用弹簧光顺方法：（1）移动为单方向。
《fluent讲稿》课件
Fluent 的使用者评价
刚需软件
FLUENT 是计算机模拟计算领 域重要的工具，是模拟流体动 力学的良好平台。
一流的C FD解决方案
优秀的CFD计算软件，通过设 定各项物理参数和求解域内物 理场，数据格式相当规范。
信赖的计算流体力学 软件
Fluent 是应用计算流体力学和 计算传热学仿真最广泛的工具 之一，深受用户喜爱。
2 仿真预测分析
能够实现准确预测工程设计的流体力学现象，减少了误差和成本，使得研究人员随时随 地设计多组合的流动设计，如此便于定制出最优的方案。
3 涉及多个应用领域
Fluent 已被广泛应用于化工、建筑、环境、能源、食品、医药、航空航天、汽车甚至数 码备等多个领域中。
Fluent 界面及模块介绍
1
结构化网格
应用定制的网格工具，适合直接网格成像、图形分析和CFD训练模型等应用。
2
有限体积网格
一道典型的网格生成方法，基于一个数学模型，可用于大多数非结构化网格生成， 适用于复杂几何体的网格分析。
3
OpenFOAM
采用较为成熟的生产级非结构化网格技术、压缩实时良好，应用范围非常广。
Fluent 边界条件设置
Fluent 的未来发展趋势
革新技术
Fluent 未来发展愿景是，通过创新技术的开发和引入，为行业大众提供技术解决方案，以应 对美好未来的一切挑战。
上云服务
Fluent 可以为运用该服务的行业界或科研机构提供在线学习、在线制图和线上咨询服务，使 更多的科学家和工程师无处不阅读。
直接液态分析
Fluent 在传输和信号处理领域引入完整的红外和激光移相和测距技术，为人们提供更快速和 准确的工程仿真数据实验操作。
FLUENT官方培训教材完整版幻灯片
100%
简化模型
在保证计算精度的前提下，合理 简化模型以降低计算量。
80%
设定边界条件
根据实际问题，设定模型的边界 条件，如入口、出口、壁面等。
网格划分策略及技巧
选择合适的网格类型
根据模型特点选择合适的网格 类型，如结构化网格、非结构 化网格等。
求解策略
采用有限体积法进行数值求解，结合适当的 湍流模型和热传导方程进行迭代计算。
结果分析
展示温度场、热流量和努塞尔数等关键结果 ，评估热设计方案的合理性。
07
总结回顾与拓展学习资源推荐
本次培训内容总结回顾
FLUENT软件基础操作
介绍了FLUENT软件界面、基本功能 、操作流程等。
前处理与网格划分
演示技巧
分享动画演示的实用技巧，如选择合适的帧率、添加背景音乐和解 说等。
输出格式
支持多种动画输出格式，如AVI、MP4等，方便在不同场合进行演 示和分享。
数据提取、导出及报告编写
数据提取
从计算结果中提取关键数据，如某点的速度、压力值等。
数据导出
将提取的数据导出为Excel、CSV等格式，便于进一步分析 和处理。
求解策略
采用有限体积法进行数值求解 ，结合湍流模型捕捉流动细节 ，提高计算精度。
结果分析
展示管道内的速度场、压力场 和流量分布等关键结果，评估
管道设计的合理性。
案例三：多相流混合过程模拟
问题描述
多相流体（如气液、气 固等）在混合过程中的 相互作用和流动特性。
建模方法
在FLUENT中建立多相 流模型，定义各相的物 理属性和相互作用机制
Fluent学习资料教程集锦15-Fluent_动网格
– 当轴向流问题在出口处有旋转时，可以选择径向平衡选项( radial equilibrium
assumption option )
• 指定的压力为中心压力
• SRF问题的其它边界条件
p
V2
– 无反射边界条件
R outlet
R
– 目标质量流出口（Target mass flow outlet）
运动区域
Introductory FLUENT Training
大纲
• 介绍和模型建立方法概览 • 单参考系 (SRF)模型 • 多重域和多参考系(MRF)模型 • 混合面模型 (MPM) • 滑移网格模型 (SMM) • 动网格 (DM) 模型 • 概要 • 附录
介绍
• 许多工程问题中流体的流域都会移动或者旋转 – 平移运动的例子：
– 绝对速度公式 (AVF)
• 由相对速度方程得到
• 绝对速度和绝对总内
能为依赖变量
z
– 动量方程中的旋转源项
stationary frame
ro
z
r
R
rotating frame
x
CFD domain
x
axis of rotation
公式比较
• 相对速度方程：x方向上动量方程
wx t
运动坐标系和动网格对比
Domain
y
运动坐标系 －－域随着坐标系 转动
x
动网格
－－ 域的形状是 时间函数
建模方法概览
• 单参考系 (SRF)
– 整体计算域都置于运动坐标系下。
• 多参考系 (MRF)
– 选择域中的部分区域置于运动坐标系下。 – 忽略相互作用 稳态
精编【流体数值模拟软件】Fluent基础讲义课件
CFD-FVM
16
策略
Boundary layers
Pre-meshing
Sizing functions 为降低离散误差，减
少单元数量，最好使 用hex(六面体网格) 对形状复杂的几何体 可分解成几个简单几 何体再用六面体网格
CFD-FVM
27
Moving zones
计算流动问题：
旋转部件：叶轮机械 移动或转动的表面：火车会车
CFD-FVM
28
Moving zones
方法
Single reference frame (SRF): 整个计算区域都在 旋转坐标系内
Multiple reference frame (MRF): 选定的区域在旋 转坐标系内
FLUENT6.0 的使用
CFD-FVM
1
Fluent 简介
主流的CFD软件之一 主要用来计算复杂几何形状的流动和换热
问题 其数学模型的组成主要是以纳维-斯托克斯
方程与各种湍流模型为主体
再加上多相流模型、热辐射模型、化学组分的 输运、燃烧与化学反应流模型等.
大多数附加的模型是在主体方程组上补充一些 附加源项、附加输运方程与关系式.
粒子/液滴/气泡在定常和非定常流动中的粒子轨迹
动量、热和质量与流体之间的耦合
液滴的蒸发和沸腾，湿颗粒的干燥
Mixture model: N种组分的混合模型
求解混合物的动量方程，通过确定相对速度来描述离散相
Eulerian multiphase flow model:欧拉多相流模型
CFD-FVM
2
CFD-FVM
FLUENT动网格教程
FLUENT动网格教程摘自/dvbbs/dispbbs.asp?boardid=61&id=1396 题记：在学习使用Fluent的时候，有不少朋友需要使用动网格模型(Dynamic Me sh Model)，因此，本版推出这个专题，进行大讨论，使大家在使用动网格时尽量少走弯路，更快更好地掌握；也欢迎使用过的版友积极参与讨论指导，谢谢！。
该专题主要包括以下的主要内容：§一、动网格的相关知识介绍；§二、以NACA0012翼型俯仰振荡实例进行讲解动网格的应用过程；§三、与动网格应用有关的参考文献；§四、使用动网格进行计算的一些例子。
§一、动网格的相关知识介绍有关动网格基础方面的东西，请具体参考FLUENT User’s Guide或FLUENT全攻略的相关章节，这里只给出一些提要性的知识要点。
1、简介动网格模型可以用来模拟流场形状由于边界运动而随时间改变的问题。
边界的运动形式可以是预先定义的运动，即可以在计算前指定其速度或角速度；也可以是预先未做定义的运动，即边界的运动要由前一步的计算结果决定。
网格的更新过程由FLUE NT 根据每个迭代步中边界的变化情况自动完成。
在使用动网格模型时，必须首先定义初始网格、边界运动的方式并指定参予运动的区域。
可以用边界型函数或者UDF定义边界的运动方式。
FLUENT 要求将运动的描述定义在网格面或网格区域上。
如果流场中包含运动与不运动两种区域，则需要将它们组合在初始网格中以对它们进行识别。
那些由于周围区域运动而发生变形的区域必须被组合到各自的初始网格区域中。
不同区域之间的网格不必是正则的，可以在模型设置中用FLUENT软件提供的非正则或者滑动界面功能将各区域连接起来。
注：一般来讲，在Fluent中使用动网格，基本上都要使用到UDF，所以你最好具备一定的C语言编程基础。
2、动网格更新方法动网格计算中网格的动态变化过程可以用三种模型进行计算，即弹簧近似光滑模型(spring-based smoothing)、动态分层模型（dynamic layering）局部重划模型（local remeshing）1）弹簧近似光滑模型原则上弹簧光顺模型可以用于任何一种网格体系，但是在非四面体网格区域（二维非三角形），最好在满足下列条件时使用弹簧光顺方法：（1）移动为单方向。
4-1Fluent流体模拟培训教程-动网格详解
• 守恒型动网格流场计算方程
3
Fluent中动态网格模型的兼容性
• 除欧拉多相流模型外，可以与其他物理模型兼容使用
4
Fluent中动态网格模型的兼容性
• 动网格模型可以和Fluent四大类数值解算器（基于压 力的SIMPLE、基于压力的耦合算法、基于密度的显 式、基于密度的隐式）耦合使用
5
Fluent中动态网格模型的兼容性
14
Fluent中动网格模型的限制
（1）动网格模型不允许拓扑结构的改变 （2）一般情况下，多面体网格单元与动网格模型不 兼容 （3）动态网格自适应不能和表面网格重构兼容使用
15
问题？
16
铺层
基本特点： （1）铺层过程中包含了网格的生成和销毁 （2）适用网格种类：四边形、六面体、三棱柱（网 格的分布要服从 一定的规则） （3）铺层方法一般用于边界做线性运动的情况或纯 粹的转动
实例
34
31
局部重构法
1、标记网格
2、标记的网格被删 除形成空穴 3、求解器使用重构 方法生成最好的网 格填充此区域
4、重构后物理量结 果进行插值
32
局部重构法
几点注意： 1、最大网格扭曲率仅仅被用来标记
2、局部重构的算法和Tgid的网格生成办法相同
3、在每个时间步开始之前Remesh发生
33
Fluent 17.0 重叠网格（或嵌套网格 Overset Grid）
29
弹性光顺
弹性光顺法的限制：
小变形和小运动的情况
只适用于三角形、四面体网格 其他网格，需要特殊命令
30
局部重构法
当局部网格的扭曲率或尺寸超过用户规定的范围时，此 处网格将被重构 网格之间的连接属性发生改变 适用于三角形和四面体网格 局部重构法一般和光顺算法结合使用
FLUENT动网格教程
FLUENT动网格教程摘自/dvbbs/dispbbs.asp?boardid=61&id=1396 题记：在学习使用Fluent的时候，有不少朋友需要使用动网格模型(Dynamic Me sh Model)，因此，本版推出这个专题，进行大讨论，使大家在使用动网格时尽量少走弯路，更快更好地掌握；也欢迎使用过的版友积极参与讨论指导，谢谢！。
该专题主要包括以下的主要内容：§一、动网格的相关知识介绍；§二、以NACA0012翼型俯仰振荡实例进行讲解动网格的应用过程；§三、与动网格应用有关的参考文献；§四、使用动网格进行计算的一些例子。
§一、动网格的相关知识介绍有关动网格基础方面的东西，请具体参考FLUENT User’s Guide或FLUENT全攻略的相关章节，这里只给出一些提要性的知识要点。
1、简介动网格模型可以用来模拟流场形状由于边界运动而随时间改变的问题。
边界的运动形式可以是预先定义的运动，即可以在计算前指定其速度或角速度；也可以是预先未做定义的运动，即边界的运动要由前一步的计算结果决定。
网格的更新过程由FLUE NT 根据每个迭代步中边界的变化情况自动完成。
在使用动网格模型时，必须首先定义初始网格、边界运动的方式并指定参予运动的区域。
可以用边界型函数或者UDF定义边界的运动方式。
FLUENT 要求将运动的描述定义在网格面或网格区域上。
如果流场中包含运动与不运动两种区域，则需要将它们组合在初始网格中以对它们进行识别。
那些由于周围区域运动而发生变形的区域必须被组合到各自的初始网格区域中。
不同区域之间的网格不必是正则的，可以在模型设置中用FLUENT软件提供的非正则或者滑动界面功能将各区域连接起来。
注：一般来讲，在Fluent中使用动网格，基本上都要使用到UDF，所以你最好具备一定的C语言编程基础。
2、动网格更新方法动网格计算中网格的动态变化过程可以用三种模型进行计算，即弹簧近似光滑模型(spring-based smoothing)、动态分层模型（dynamic layering）局部重划模型（local remeshing）1）弹簧近似光滑模型原则上弹簧光顺模型可以用于任何一种网格体系，但是在非四面体网格区域（二维非三角形），最好在满足下列条件时使用弹簧光顺方法：（1）移动为单方向。
CFD-FLUENT-动网格-UDF仿真实例3PPT幻灯片课件
（4）Thread*t:定义一个边界条件
UDF的循环工具
（1）begin_c_loop(c,t){}
end_c_loop(c,t)循环某个边界上 的所有体网格
（2）begin_f_loop(f,t){}
end_f_loop(f,t)循环某个边界上
的所有面网格
7
（3）f_node_loop(f,t,n){} 循环某个面上的所有节点
28
29
30
31
32
FLUENT
• 动网格 (1体网格的再生2边界运动或
变形指定) • UDF（user-defined-function）
1
体网格的再生方法
• 铺层（Layering）根据计算域的收缩和扩 张来相应的生成网格或合并（消除）网格。
• 弹性光顺（Spring Smoothing）根据计算 域的收缩和扩张，计算域中的网格像弹簧 一样被压缩或拉伸。
和区域 • (5)在迭代面板（Iterate）设置UDF更新的
频率 • (6)计算
9
三维建模
10
网格模型
11导出FLUENT文件
14
改变单位
15
检查网格
16
模型显示
17
设置材料
18
设置入口边界条件
19
出口边界条件
20
21
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• 局部重构（Local Remenshing）根据计算 域的收缩和扩张，网格被压缩/拉伸，当扭 曲率/尺寸变化过大时，网格会自动的消失/ 重构
• 混合使用。可以根据网格生成特点结合具 体模型的结构，混合使用
2
一：铺层
5-1-FLUENT流体模拟-UDF-讲解PPT优秀课件
A Pera Global Company © PERA China
UDF 数据结构 (1)
▪ 在UDF中，体域和面域通过Thread数据类型获得 ▪ Thread 是 FLUENT 定义的数据类型
Domain Cell
Boundary (face thread or zone)
Fluid (cell thread or zone)
域指针通过变量传递到UDF
thread_loop_c 宏用来获得 所有单元threads (zones), begin_c_loop 宏获得每个 单元thread中的单元
#include "udf.h“
DEFINE_INIT(my_init_function, domain) {
cell_t c; Thread *ct; real xc[ND_ND]; thread_loop_c(ct,domain) {
计算流体力学软件Fluent培训
UDF基础
概要
FLUENT UDF简介 FLUENT 数据结构和宏 两个例子 UDF 支持
A Pera Global Company © PERA China
简介
什么是UDF?
– UDF 是用户自己用C语言写的一个函数，可以和FLUENT动态链接
• 标准C 函数
▪ 三角函数，指数，控制块，Do循环，文件读入/输出等
Define User-Defined Functions Interpreted
把 UDF 源码加入到源文件列表中 点击 Build进行编译和链接 如果没有错误，点击Load读入库文件 如需要，也可以卸载库文件
/define/userdefined/functions/manage
FLUENT官方培训教材完整版幻灯片
of control volumes.
Unsteady
Convection
Diffusion
Generation
偏微分方程组离散化为代数方程组
用数值方法求解代数方程组以获取流场 解
* FLUENT control volumes are cell-centered (i.e. they correspond directly with the mesh) while CFX control volumes are node-centered
四边形/六面体还是三角形/四面体网格
对复杂几何，四边形/六面体网格没有 数值优势，你可以使用三角形/四面体 网格或混合网格来节省划分网格的工 作量 生成网格快速 流动一般不沿着网格方向
混合网格一般使用三角形/四面体网格， 并在特定的域里使用其他类型的单元 例如，用棱柱型网格捕捉边界层 比单独使用三角形/四面体网格更 有效
你需要切分模型以获得边界条件或者创建域吗？
Solid model of a Headlight Assembly
4. 设计和划分网格
Pre-Processing
3.
Geometry
4.
Meshing
5.
Physics
6.Βιβλιοθήκη Solver Settings
Triangle
Tetrahedron
Pyramid
Equation Variable Continuity 1 X momentum u Y momentum v Z momentum w
Energy h
Fluent讲义-计算模型及网格划分介绍(哈工大培训)
Gambit中有三类几何体：
Real:
Virtual:
根据一个或多个实体(real，称为宿主)来确定其几何描述
Faceted geometry(有小面的几何体):
象virtual 一样处理
一些实几何操作对虚几何体不能正常使用
CFD-FVM
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7/5/2004
多相流动
Multiphase flow in fluent
大多数附加的模型是在主体方程组上补充一些 附加源项、附加输运方程与关系式.
CFD-FVM
2
7/5/2004
CFD-FVM
3
7/5/2004
求解器
针对各种复杂流动的物理现象， FLUENT软件采用的不同的数值解 法，以期在计算速度、稳定性和精 度等方面达到优化组合，
形成多种解算器，可根据实际应用 选择恰当的求解器
Mixing plane (MPM): 在旋转和静止区域的交界 面使用混合平面来考虑相邻区域的影响，如多 级的叶轮机械
Sliding mesh (SMM): 用网格移动算法来考虑特 定区域的运动
CFD-FVM
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7/5/2004
User defined functions (UDF)
链接在求解器上的用户自己编制的C语言程序 UDF的主要应用：
纯金属或二元合金的液/固凝固/融化过程 连续浇铸的铸造过程 凝固材料与壁面的接触热阻
CFD-FVM
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7/5/2004
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Pollutant formation(污染物的形成过程)
氧化氮（NO, NO2, N2O）
只能采用segregated solver 可以与预混燃烧模型同时使用
15-Fluent_动网格讲解
Introductory FLUENT Training
© 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
ANSYS, Inc. Proprietary
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008
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ANSYS, Inc. Proprietary
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008
建立SRF模型介绍
SRF一般针对单流域，只能是绕着某个特定的坐标点，以恒定的 速度进行旋转。 为什么使用旋转坐标系?
两种动域模型建立方法：
如果域在移动时并没有形状上的改变 (刚性运动), 我们可以在运动坐 标系下解算流体流动方程。
动量方程中可以添加附加的加速度项 动坐标系下，解算的问题变成了定常问题 可以和固定域穿过分界面相结合
如果域在移动的同时还会有形状的改变 (变形), 我们可以用动网格 (DM) 技术解算方程
baffle
rotor
Correct
Wrong!
Wall with baffles not a surface of revolution!
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ANSYS, Inc. Proprietary
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008
© 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
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动态网格理论基础
2020/10/16
1
本次交流学习的目的
对动态网格理论基础有初步了解。
能够使用商用流体力学计算软件Fluent进 行简单地计算—采取铺层更新方法。
为后续采用Fluent解决工业中实际边界运 动或变形的问题打下基础。
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• 动态网格模型
• 体网格的再生
• 边界运动或变形的指定
体网格再生方法
• 铺层（Layering）
• 弹性光顺（Spring Smoothing）
• 局部重构（Local Remeshing）
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铺层（Layering）
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铺层（Layering）
三个特点
（1）随着网格的增加与删除，网格之间的连接 关系在发生改变 （2）适用于四边形、六面体或三棱柱网格，不 适用于三角形、四面体网格 （3）比较适用于边界线性运动的情况，也可用 在边界做纯粹旋转运动的特殊情况下
– 边界刚性运动 – 边界变形
• 守恒型动网格流场计算方程
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3
Fluent中动态网格模型的兼容性
• 除欧拉多相流模型外，可以与其他物理模型兼容使用
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4
Fluent中动态网格模型的兼容性
• 动网格模型可以和Fluent四大类数值解算器（基于压 力的SIMPLE、基于压力的耦合算法、基于密度的显 式、基于密度的隐式）耦合使用
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弹性光顺
运动区域：
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弹性光顺
变形区域：
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弹性光顺
变形区域：
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弹性光顺
弹性常数：
影响计算速率
（0,1）
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弹性光顺
边界节点松弛因子：
影响边界节点的运动 （0,1）
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弹性光顺
弹性光顺法的限制：
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局部重构法
1、标记网格
2、标记的网格被删 除形成空穴 3、求解器使用重构 方法生成最好的网 格填充此区域 4、重构后物理量结 果进行插值
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局部重构法
几点注意： 1、最大网格扭曲率仅仅被用来标记 2、局部重构的算法和Tgid的网格生成办法相同 3、在每个时间步开始之前Remesh发生
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33
THANKS
FOR WATCHING
演讲人: XXX
PPT文档·教学课件
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弹性光顺（Spring Smoothing）
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弹性光顺（Spring Smoothing）
四个特点
（1）节点之间类似弹簧的连接，或者被压缩或
者被拉伸
（2）节点之间的连接属性不变，没有节点的生 成和消除，节点的数量和连接关系保持不变
（3）单独使用时，仅限于边界变形或运动幅度 较小的情况，幅度过大会导致网格高度扭曲甚至 奇异
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铺层
铺层法动网格设置： （1）设置动网格控制参数 （2）设置运动区域
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铺层
铺层法动网格控制参数： （1）体网格再生方法的选择 （2）体网格再生方法的相关参数
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铺层
铺层法运动区域： （1）静止 （2）刚体运动 （3）变形 （4）用户自定义
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铺层
活塞运动：
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铺层
算例：活塞的运动
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弹性光顺
基本特点： （1）节点之间的连接属性不变 （2）单独使用，仅限于变形非常小的情况 （3）适用于三角形和四面体网格
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弹性光顺
动网格控制参数：
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边界运动或变形的指定
（1）对于类活塞运动，Fluent集成了气缸（Incylinder）模型 （2）对于预先指定的运动，可通过profile文件 来描述边界/物体的运动 （3）物体移动和流体作用力耦合计算问题， 可使用六自由度计算模型
（4）对于用户自定义的运动，可通过用户自 定义函数DEFINE_CG_MOTION来定义
✓ 小变形和小运动的情况 ✓ 只适用于三角形、四面体网格 ✓ 其他网格，需要特殊命令
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局部重构法
当局部网格的扭曲率或尺寸超过用户规定的范围时，此 处网格将被重构
网格之间的连接属性发生改变 适用于三角形和四面体网格 局部重构法一般和光顺算法结合使用 适合于大变形或大位移的情况
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Fluent中动网格模型的限制
（1）动网格模型不允许拓扑结构的改变 （2）一般情况下，多面体网格单元与动网格模型不 兼容 （3）动态网格自适应不能和表面网格重构兼容使用
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问题？
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铺层
基本特点： （1）铺层过程中包含了网格的生成和销毁 （2）适用网格种类：四边形、六面体、三棱柱（网 格的分布要服从 一定的规则） （3）铺层方法一般用于边界做线性运动的情况或纯 粹的转动
（4）适用于三角形、四面体网格，也可用于六
2面020体/10/1、6 三棱柱或四边形的网格
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局部重构（Local Remeshing）
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局部重构（Local Remeshing）
五个特点
（1）当网格的扭曲率和尺寸超过用户指定的标 准时，局部网格节点和体网格就会增加或消除 （2）局部网格节点和体网格增加或消除时，网 格的连接属性发生改变 （3）适合于大变形或大位移情况 （4）仅适用于三角形和四面体网格 （5）局部重构通常和弹性光顺法联合使用
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Fluent中动态网格模型的兼容性
• 初始网格可以使用任意的前处理器来生成 • Fluent动网格模型完全支持并行计算，既可以单机多
核并行，也可多机多核并行 • 动态网格技术与网格自适应技术相兼容
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Fluent中动态网格模型算法概要
动网格使用面临两大问题