Fluent 动网格实例具体操作步骤
Fluent动网格实例具体操作步骤
目录实例: Profile 定义运动 (2)I、参数说明 (2)II、操作步骤 (3)一、将计算域离散为网格 (3)二、 Fluent 操作步骤 (4)1. 启动Fluent 14.5 求解器 (4)2. 初始设置 (4)3. 选择湍流模型 (5)4. 设置流体物性 (6)5. 设置边界条件 (7)6. 动网格设置 (8)7. 设置其它选项 (12)在Flue nt中,动网格模型可以用来模拟由于流域边界运动引起流域形状随时间变化的流动情况,动网格在求解过程中计算网格要重构,例如汽车发动机中的气缸运动、阀门的开启与关闭、机翼的运动、飞机投弹等等。
CFD中的动网格大体分为两类:(1)显式规定的网格节点速度。
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节点位移。
(2)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。
在Flue nt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。
拉格朗日网格(固体有限元计算)网格欧拉网格(流体计算)实例:Profile定义运动I、参数说明本次实例采用的场景来自于流体中高速飞行的物体。
如子弹、火箭、导弹等。
这里只是为了说明profile在动网格运动定义中的应用,因此为了计算方便不考虑高速问题。
问题描述如下图所示:图1 (1为运动刚体,2为计算域)图2计算说明:由于不考虑也没办法考虑刚体的变形,因此在构建面域的时候,将1中的部分通过布尔运算去除。
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)。
Fluent-动网格实例具体操作步骤
目录实例:Profile定义运动 (2)I、参数说明 (2)II、操作步骤 (3)一、将计算域离散为网格 (3)二、Fluent操作步骤 (4)1.启动Fluent 14.5求解器 (4)2.初始设置 (4)3.选择湍流模型 (5)4.设置流体物性 (6)5.设置边界条件 (7)6.动网格设置 (8)7.设置其它选项 (12)在Fluent中,动网格模型可以用来模拟由于流域边界运动引起流域形状随时间变化的流动情况,动网格在求解过程中计算网格要重构,例如汽车发动机中的气缸运动、阀门的开启与关闭、机翼的运动、飞机投弹等等。
CFD中的动网格大体分为两类:(1)显式规定的网格节点速度。
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节点位移。
(2)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。
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。
拉格朗日网格(固体有限元计算)网格欧拉网格(流体计算)实例:Profile定义运动I、参数说明本次实例采用的场景来自于流体中高速飞行的物体。
如子弹、火箭、导弹等。
这里只是为了说明profile在动网格运动定义中的应用,因此为了计算方便不考虑高速问题。
问题描述如下图所示:图 1 (1为运动刚体,2为计算域)图2计算说明:由于不考虑也没办法考虑刚体的变形,因此在构建面域的时候,将1中的部分通过布尔运算去除。
计算域总长度300mm,其中固体运动最大位移为:300-40-30-6mm=224mm。
Fluent 动网格实例具体操作步骤(完整资料).doc
【最新整理,下载后即可编辑】Fluent 动网格实例具体操作步骤目录实例:Profile定义运动 (3)I、................................................................................................... 参数说明3II、 ................................................................................................. 操作步骤4一、将计算域离散为网格 (4)二、Fluent操作步骤 (5)1. 启动Fluent 14.5求解器 (5)2. 初始设置 (6)3. 选择湍流模型 (7)4. 设置流体物性 (8)5. 设置边界条件 (9)6. 动网格设置 (11)7. 设置其它选项 (16)Fluent 动网格实例具体操作步骤在Fluent中,动网格模型可以用来模拟由于流域边界运动引起流域形状随时间变化的流动情况,动网格在求解过程中计算网格要重构,例如汽车发动机中的气缸运动、阀门的开启与关闭、机翼的运动、飞机投弹等等。
CFD中的动网格大体分为两类:(1)显式规定的网格节点速度。
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节点位移。
(2)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。
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。
Fluent动网格系列篇
A:求解uds不,求解选specified flux就行了。一般来说速度
的第二类边界条件不用特别设置吧
Q:边界条件设置UDS菜单的中,编号为0的标量方程应该是自 定义的第一个标量方程还是动量方程?动量方程的flux在哪 里设置呢?如果需要求解一个自定义的标量方程,那么第二 类边界条件如何编写UDF?还有一个问题,flux给定的是对x 的偏导还是对y的偏导?
散,各位有木有碰到这种情况的?
A:VOF法比较容易发散,且引起发散的原因很多。 1.调小点时间步长、松弛因子。 2、检查求解格式 3、检查网格
4、检查边界条件
2.Fluent风扇用fan模型计算知道PQ曲线 :大家好,在fluent, 没有风扇的结构尺寸,但是厂家给了风扇的PQ曲线,想利用 fluent的Fan模型,设置了PQ曲线,但是计算的流量为0之类
到边界运动的流体力学的问题都可以解决。
咨讯: 1.FLUENT动网格系列:公转&自转
2.FLUENT动网格系列:System Coupling流固耦合
3.FLUENT动网格系列:区域运动
问答:
1.使用vof功能时,为什么经常会发散?无论是结构网格还是非
结构网格,使用vof功能时,基于压力的求解器下,很容易发
却。我在 Gambit中已经把网格划分完毕,先划十节圆柱形电
池,然后通过布尔操作把电池和风扇减去,最后划分剩下的 部分。由于电池在充放电时需要发热,所以需要 给电池加载 生热率,我以前用ANSYS可以直接添加生热率,但是不知道 Fluent该如何处理,网上有人说使用UDF,但是大约看了一下 UDF的介绍,也还不太清楚。有哪位.pdf 网格与CFD求解精度的关系,Fluent公司工程师崔凯的文章。 曾经想整理出版,但是他自己找不到原稿了,翻箱底我竟然 找到了,哈哈哈,分享给需要者。
Fluent动网格的应用过程
Fluent动网格的应用过程一、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。
网格的更新过程由FLUENT根据每个迭代步中边界的变化情况自动完成。
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。
二、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、动态分层模型和局部重划模型。
1、弹簧近似光滑模型在弹簧近似光滑模型中,网格的边被理想化为节点间相互连接的弹簧。
移动前的网格间距相当于边界移动前由弹簧组成的系统处于平衡状态。
在网格边界节点发生位移后,会产生与位移成比例的力,力量的大小根据胡克定律计算。
边界节点位移形成的力虽然破坏了弹簧系统原有的平衡,但是在外力作用下,弹簧系统经过调整将达到新的平衡,也就是说由弹簧连接在一起的节点,将在新的位置上重新获得力的平衡。
从网格划分的角度说,从边界节点的位移出发,采用虎克定律,经过迭代计算,最终可以得到使各节点上的合力等于零的、新的网格节点位置,这就是弹簧光顺法的核心思想。
2、动态分层模型对于棱柱型网格区域(六面体和或者楔形),可以应用动态层模型。
动态层模型的中心思想是根据紧邻运动边界网格层高度的变化,添加或者减少动态层,即在边界发生运动时,如果紧邻边界的网格层高度增大到一定程度,就将其划分为两个网格层;如果网格层高度降低到一定程度,就将紧邻边界的两个网格层合并为一个层。
3、局部重划模型在使用非结构网格的区域上一般采用弹簧光顺模型进行动网格划分,但是如果运动边界的位移远远大于网格尺寸,则采用弹簧光顺模型可能导致网格质量下降,甚至出现体积为负值的网格,或因网格畸变过大导致计算不收敛。
为了解决这个问题,FLUENT 在计算过程中将畸变率过大,或尺寸变化过于剧烈的网格集中在一起进行局部网格的重新划分,如果重新划分后的网格可以满足畸变率要求和尺寸要求,则用新的网格代替原来的网格,如果新的网格仍然无法满足要求,则放弃重新划分的结果。
15-Fluent_动网格.
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
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。 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 在旋转/静止域的分界面上,混合模型需要考虑相邻区域相互之间的影响。 忽略流动中的不均匀圆周运动 稳态 特定区域的移动使用移动网格算法 对滑移分界面进行流动变量的插值 非定常问题-把边界的相互作用完全考虑进去了,但是计算量比 SRF, MRF, 或者MPM都更大。 和滑移网格相似,但是域随着时间变化可以移动和变形。 网格变形技术有弹簧压缩,动态铺层,局部重构
baffle
rotor
Correct
Wrong!
Wall with baffles not a surface of revolution!
© 2007 ANSYS, Inc. All rights reserved.
11-8
ANSYS, Inc. Proprietary
Intr008
Introductory FLUENT Notes FLUENT v6.3 Aug 2008
SRF 设置:入口/出口边界条件
速度入口: 压力入口:
通过速度方程来定义总压
V 2 pt ,abs p 2 W 2 pt ,rel p 2
fluent 动网格
Remeshing方法中的一些参数设定:Remeshing中的参数Minimum length scale和Maximum Length Scale,这两个参数你可以参考mesh scale info中的值,仅是参考,因为mesh scale info中的值是整个网格的评价值,设置的时候看一下动网格附近的网格和整个网格区域的大小比较,然后确定这两个参数,一般来讲,动网格附近的网格较密,这些值都比整体的小,所以在设置时通常设置为比mesh scale info中的Minimum length scale大一点,比Maximum Length Scale小一点。
以上是一般来讲的设置思路。
下面是我在NACA0012翼型动网格例子中的设置:Remeshing中的参数设定:为了得到较好的网格更新,本例在使用局部网格重新划分方法时,使用尺寸函数,也就是Remeshing+Must Improve Skewness+Size Function的策略。
将Minimum Length Scale及Maximum Length Scale均设置为0,为了使所有的区域都被标记重新划分;Maximum Cell Skewness(最大单元畸变),参考Mesh Scale Info…中的参考值0.51,将其设定为0。
4,以保证更新后的单元质量;Size Remesh Interval(依照尺寸标准重新划分的间隔),将这个值设定为1,在FLUENT,不满足最大网格畸变的网格在每个时间步都会被标记,而后重新划分,而不满足最小,最大及尺寸函数的网格,只有在Current Time=(Size Remesh Interval)*delta t的时候,才根据这些尺寸的标准标记不合格的单元进行重新划分,为了保证每步的更新质量,将其修改为1,就是每个时间都根据尺寸的标准标记及更新网格.Size Function Resolution(尺寸函数分辨率),保持默认的3;Size Function Variation(尺寸函数变量):建议使用一个小值,在0.1到0。
FLUENT实例-搅拌桨-动网格
搅拌桨底部十字挡板流场分析动网格实例教程搅拌设备在各个行业运用的十分广泛,搅拌就是为了更够更快速更高效的将物质与介质充分混合,发生充分的反应,而搅拌中存在着许多不利于混合的情况,比如液体旋流。
为了解决这个问题,之前很多人提出在罐体的侧壁上增加挡板,可以抵消大部分旋流,然后大部分都是研究侧挡板的,对于底部挡板的研究十分少,本文就在椭圆底部挡板增加十字型挡板,对罐体中进行流场分析。
1.Gambit建模首先用Gambit建模图形如下:图1:Gambit建立的模型分为两个区域,里面的圆柱为动区域,外面包着的大圆柱设为静区域,静区域划分网格大,划分粗糙,内部动区域划分网格小,划分精细。
边界条件主要设置了轴,搅拌桨,底部挡板,上层液面。
以下就是fluent进行数值模拟。
2.fluent数值模拟2.1导入case文件2.2对网格进行检查Minimum volume的数值大于0即可。
图2网格检查2.3调节比例单位选择mm单位。
图3比例调节2.4定义求解器参数设置如图4所示图4设置求解器参数2.5设置能量线图5能量线2.6设置粘度模型,选择k-e模型k-e模型对该模型模拟十分实用。
图6粘度模型2.7定义材料介质选择液体水。
2.8定义操作条件由于存在着终于,建模时的方向向上,所以在Z轴增加一个重力加速度。
图8操作条件2.9定义边界条件在边界设置重,动区域如图所示,将材料设成水,motion type设成moving reference frame (相对滑动),转速设为10rad/s,单位可在Define中的set unit中的angular-velocity设置。
而在在轴的设置中,如上图所示,将wall motion设成moving wall,motion设成Absolute,速度设成-10,由于轴跟动区域速度是相对的,所以设成反的。
图9动区域边界条件图10轴边界条件2.10设置求解器求解器的设置如图11需将momentum改成0.5即可图11求解器2.11初值初始化在Slove中选择solution initialiation设置一下,初值全为0.2.12设置残留控制将plot点上,其他参数如图12所示。
Fluent动网格的应用过程
Fluent动网格的应用过程一、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。
网格的更新过程由FLUENT根据每个迭代步中边界的变化情况自动完成。
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。
二、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、动态分层模型和局部重划模型。
1、弹簧近似光滑模型在弹簧近似光滑模型中,网格的边被理想化为节点间相互连接的弹簧。
移动前的网格间距相当于边界移动前由弹簧组成的系统处于平衡状态。
在网格边界节点发生位移后,会产生与位移成比例的力,力量的大小根据胡克定律计算。
边界节点位移形成的力虽然破坏了弹簧系统原有的平衡,但是在外力作用下,弹簧系统经过调整将达到新的平衡,也就是说由弹簧连接在一起的节点,将在新的位置上重新获得力的平衡。
从网格划分的角度说,从边界节点的位移出发,采用虎克定律,经过迭代计算,最终可以得到使各节点上的合力等于零的、新的网格节点位置,这就是弹簧光顺法的核心思想。
2、动态分层模型对于棱柱型网格区域(六面体和或者楔形),可以应用动态层模型。
动态层模型的中心思想是根据紧邻运动边界网格层高度的变化,添加或者减少动态层,即在边界发生运动时,如果紧邻边界的网格层高度增大到一定程度,就将其划分为两个网格层;如果网格层高度降低到一定程度,就将紧邻边界的两个网格层合并为一个层。
3、局部重划模型在使用非结构网格的区域上一般采用弹簧光顺模型进行动网格划分,但是如果运动边界的位移远远大于网格尺寸,则采用弹簧光顺模型可能导致网格质量下降,甚至出现体积为负值的网格,或因网格畸变过大导致计算不收敛。
为了解决这个问题,FLUENT 在计算过程中将畸变率过大,或尺寸变化过于剧烈的网格集中在一起进行局部网格的重新划分,如果重新划分后的网格可以满足畸变率要求和尺寸要求,则用新的网格代替原来的网格,如果新的网格仍然无法满足要求,则放弃重新划分的结果。
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 使用基本步骤
Fluent 使用指南步骤一:网格1.读入网格(*.msh)File → Read → Case读入网格后,在窗口显示进程2.检查网格Grid → CheckFluent对网格进行多种检查,并显示结果。
注意最小容积,确保最小容积值为正。
3.显示网格Display → Grid①以默认格式显示网格可以用鼠标右键检查边界区域、数量、名称、类型将在窗口显示,本操作对于同样类型的多个区域情况非常有用,以便快速区别它们。
4.网格显示操作Display →Views(a)在Mirror Planes面板下,axis(b)点击Apply,将显示整个网格(c)点击Auto scale, 自动调整比例,并放在视窗中间(d)点击Camera,调整目标物体位置(e)用鼠标左键拖动指标钟,使目标位置为正(f)点击Apply,并关闭Camera Parameters 和Views窗口步骤二:模型1. 定义瞬时、轴对称模型Define → models→ Solver(a)保留默认的,Segregated解法设置,该项设置,在多相计算时使用。
(b)在Space面板下,选择Axisymmetric(c)在Time面板下,选择Unsteady2. 采用欧拉多相模型Define→ Models→ Multiphase(a) 选择Eulerian作为模型(b)如果两相速度差较大,则需解滑移速度方程(c)如果Body force比粘性力和对流力大得多,则需选择implicit body force 通过考虑压力梯度和体力,加快收敛(d)保留设置不变3. 采用K-ε湍流模型(采用标准壁面函数)Define → Models → Viscous(a) 选择K-ε ( 2 eqn 模型)(b) 保留Near wall Treatment面板下的Standard Wall Function设置(c)在K-ε Multiphase Model面板下,采用Dispersed模型,dispersed湍流模型在一相为连续相,而材料密度较大情况下采用,而且Stocks数远小于1,颗粒动能意义不大。
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。
FLUENT动网格之杯子倒水
FLUENT动网格之杯子倒水本次使用的是滑移网格,动网格实现以后再讨论。
要实现的运动如下图所示。
杯子中装满水,现在以速度1rad/s延续1s钟使杯子倾斜1rad,观察5s钟内水的变化情况。
本例可以用滑移网格或动网格实现,但是使用滑移网格能够保持较好的网格质量。
本例使用滑移网格。
FLUENT中的滑移网格可以最大限度的代替动网格,尤其对于一些分界面确定的计算模型。
滑移网格可以用于瞬态模拟中(其它如MRF,SRF,MP则很少用于瞬态模拟中)。
本例涉及到的内容包括:(1)分界面几何模型的建立。
涉及到多几何体的创建。
在workbench的DM模块中很容易解决此类问题。
但是如果要在ICEM CFD中创建网格的话,则需要进行一些特别的处理。
主要是各部分模型网格的组装问题。
(2)区域运动的指定。
在本例中主要是指定运动区域的旋转速度。
需要注意的是旋转中心与旋转方向的设定。
(3)多相流的使用。
本例中使用的是VOF模型。
1、几何模型本例的几何模型如下图所示。
尺寸是随便定的。
如图所示,计算模型分为三个区域,1、2、3分别对应名称为braket、zone 与cup,如前所述,区域zone与cup为运动区域,运动方式用UDF进行定义。
2、边界类型一共有两对interface,分别位于zone区域与cup区域,zone区域与braket 区域。
如下图所示。
braket区域的左侧、右侧及下方边界均为wall类型,上方边界为pressure_outlet类型,内部边界为interface类型。
cup区域左、右、下侧边界为wall类型,上方边界为interface类型。
在mesh interface中设置interface对,一共是两对。
最终组合后的网格如下图所示。
3、求解参数设置导入模型后,在scale面板中进行必要的scale操作以使模型尺度满足要求。
在general面板中设置使用瞬态模拟,并设置重力加速度。
选择RNG K-Epsilon 湍流模型。
FLUENT动网格之铺层应用
FLUENT动网格之铺层应用本例中的网格运动如上图所示。
复合了区域运动与边界运动。
在FLUENT动网格技术中,刚体只能运动而不能变形,变形体只能变形而不能做刚体运动。
而对于上图中的运动情况,仔细观察可以发现,下部的两条边既存在变形且有刚体运动。
因此需要进行特别处理。
处理方案1:创建两个计算域,上方为静止域,下方为运动域。
在进行区域设置面板中设置动域的运动速度。
设定运动域中各边界的运动方式,与常规的动网格设定方式相同。
(此处利用的是滑移网格)处理方案2:仍然是创建两个区域,但是下方的运动区域使用动网格方法规定其运动。
设定整个区域的运动速度。
比较:两种方式建模方式相同,工作原理大同小异,不同的只是区域运动的设置方式。
下面step by step的说明软件的设置。
这里涉及的软件包括:ansys workbench 中的DM模块、ICEM CFD、FLUENT。
之所以使用DM建模,是考虑到需要创建interface分界面,可以使用任何一款CAD软件创建模型,GAMBIT也可。
ICEM CFD 用于网格划分,FLUENT用于动网格设置及计算。
1、几何模型各部分尺寸:v1=25,h3=50,h2=120,h4=20,v5=10,h11=80,h10=12,v9=16,单位为mm。
如上图所示,几何区域分为两个:zone1与zone2。
各区域的边界名称为:(1)zone1:左侧速度入口,v=0.005m/s,右侧边界为自由出流outflow,下方边界interface_top为interface边界,其它边界类型为wall,命名为walls.(2)zone2:上部边界类型为interface,命名为interface_bottom,其它三个边界类型为wall,左侧边界为wall_left,右侧边界wall_right,下方边界wall_bottom在DM中建好模型后,分开导出几何文件,共导出两个文件zone1.x_t,zone2.x_t(我习惯导出x_t格式,其它ICEM CFD能识别的格式也是可以的)。
Fluent动网格全攻略
FLUENT6.1全攻略图10-16 转子定子模型的静压等值线图在显示速度矢量时,同样有绝对速度和相对速度两种形式。
另外需要注意的是,后处理过程不能在交界区中的壁面、内部、周期等类型的边界上建立数据显示面(surface),但是可以在交界面上建立数据显示面,但结果将是单边的,就是只显示交界面一侧的结果。
而且在跨越交接面时,等值线中可能会有细微的不连续。
在画三维填充等值线时,图形中可能会出现一些小缝,但是这些缝只是图形显示问题,与解的连续性无关。
10.6 动网格模型10.6.1 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FLUENT根据每个迭代步中边界的变化情况自动完成。
在使用移动网格模型时,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21FLUENT6.1全攻略22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。
10.6.2 动网格守恒方程在任意一个控制体中,广义标量Φ的积分守恒方程为:()∫∫∫∫∂∂+⋅∇=⋅−+V V Φg V VdV S A d ΦΓA d u u ρΦV ρΦd dt d G G G G (10-7) 式中ρ为流体密度,u G 为速度向量,g u G 移动网格的网格速度,Γ为扩散系数,ΦS 为源项,V ∂代表控制体V 的边界。
方程(10-7)中的时间导数项,可以用一阶后向差分格式写成:()()t V V dV dt d nn V ΔΦ−Φ=Φ+∫ρρρ1 (10-8) 式中n 和n+1代表不同的时间层。
fluent 动网格
Remeshing方法中的一些参数设定:Remeshing中的参数Minimum length scale和Maximum Length Scale,这两个参数你可以参考mesh scale info中的值,仅是参考,因为mesh scale info中的值是整个网格的评价值,设置的时候看一下动网格附近的网格和整个网格区域的大小比较,然后确定这两个参数,一般来讲,动网格附近的网格较密,这些值都比整体的小,所以在设置时通常设置为比mesh scale info中的Minimum length scale大一点,比Maximum Length Scale小一点。
以上是一般来讲的设置思路。
下面是我在NACA0012翼型动网格例子中的设置:Remeshing中的参数设定:为了得到较好的网格更新,本例在使用局部网格重新划分方法时,使用尺寸函数,也就是Remeshing+Must Improve Skewness+Size Function的策略。
将Minimum Length Scale及Maximum Length Scale均设置为0,为了使所有的区域都被标记重新划分;Maximum Cell Skewness(最大单元畸变),参考Mesh Scale Info…中的参考值0.51,将其设定为0。
4,以保证更新后的单元质量;Size Remesh Interval(依照尺寸标准重新划分的间隔),将这个值设定为1,在FLUENT,不满足最大网格畸变的网格在每个时间步都会被标记,而后重新划分,而不满足最小,最大及尺寸函数的网格,只有在Current Time=(Size Remesh Interval)*delta t的时候,才根据这些尺寸的标准标记不合格的单元进行重新划分,为了保证每步的更新质量,将其修改为1,就是每个时间都根据尺寸的标准标记及更新网格.Size Function Resolution(尺寸函数分辨率),保持默认的3;Size Function Variation(尺寸函数变量):建议使用一个小值,在0.1到0。
fluent三种动网格的实现
FLUENT三种动边界控制实现方法PostBy:2008-6-3018:34:001)voidDEFINE_CG_MOTION(UDFname,Dynamic_Thread*dt,realvel[],realomega[ ],realtime,realdtime)。
此函数接口用于控制刚体的运动,用户把刚体质心运动速度和角速度分别赋值给vel和omega,FLUENT根据它们的值来自动计算出边界下一步的位置,从而实现动边界的控制;刚体质心的位置可以在函数接口界面对话框中定义。
DynamicZones中的dwall就是要控制的动边界,MotionUDF/Profile中的stc1sta010a0ph0就是UDFname,从中可看出它已被制定成用于控制dwall,理论上FLUENT可以通过这种方式实现无穷多个动边界的控制;C.G.Location用于设定初始位置的质心,C.G.Orientation用于设定刚体的初始角度。
一般适用于刚体本身不变形的运动。
2)voidDEFINE_GEOM(charname,Domain*d,Dynamic_Thread*dt,real*position)。
此函数接口用于控制变形体的边界运动,position就是运动边界上某网格节点的位置值,用户可以通过对其赋值达到控制效果,position[0]对应边界节点的x坐标,position[1]对应y坐标,position[2]对应z坐标;FLUENT自动遍历所有的边界节点,因此适用于有规律的可以用函数描述的运动边界。
3)voidDEFINE_GRID_MOTION(name,d,dt,time,dtime)。
此函数接口也用于控制形体的边界运动。
主要用于更加复杂的控制,用户需要自己利用FLUENT提供的其他函数来遍历运动边界上的节点,并对其位置进行控制,因此UDF编程比前面两种复杂得多。
它甚至可以事先生成好边界数据,在计算中把数据读入,完成复杂形体控制。
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目录实例:Profile定义运动 (2)I、参数说明 (2)II、操作步骤 (3)一、将计算域离散为网格 (3)二、Fluent操作步骤 (4)1.启动Fluent 14.5求解器 (4)2.初始设置 (4)3.选择湍流模型 (5)4.设置流体物性 (6)5.设置边界条件 (7)6.动网格设置 (8)7.设置其它选项 (12)在Fluent中,动网格模型可以用来模拟由于流域边界运动引起流域形状随时间变化的流动情况,动网格在求解过程中计算网格要重构,例如汽车发动机中的气缸运动、阀门的开启与关闭、机翼的运动、飞机投弹等等。
CFD中的动网格大体分为两类:(1)显式规定的网格节点速度。
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节点位移。
(2)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。
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。
拉格朗日网格(固体有限元计算)网格欧拉网格(流体计算)实例:Profile定义运动I、参数说明本次实例采用的场景来自于流体中高速飞行的物体。
如子弹、火箭、导弹等。
这里只是为了说明profile在动网格运动定义中的应用,因此为了计算方便不考虑高速问题。
问题描述如下图所示:图 1 (1为运动刚体,2为计算域)图2计算说明:由于不考虑也没办法考虑刚体的变形,因此在构建面域的时候,将1中的部分通过布尔运算去除。
计算域总长度300mm,其中固体运动最大位移为:300-40-30-6mm=224mm。
为了防止固体边界与计算域边界发生重叠,我们使运动最大距离为200mm。
运动速度v=0.4t,这样可能计算运动完200mm需要的时间为1s。
采取5个时间数据点分别为:0,0.25,0.5,0.75,1s,相对应的速度为:0,0.1,0.2,0.3,0.4 m/s。
profile文件如下:((moveVelocity transient 5 0)(time 0 0.25 0.5 0.75 1)(v_x 0 0.1 0.2 0.3 0.4))解释:在记事本中按下列格式编写,保存为.txt文本即可。
其中,moveVelocity为profile 文件名,transient表示瞬态,5为表示所取速度及时间变化点数,这里取5个点;time后所述为所取点的时刻值;x后所述为所取点的x坐标;v_x为所取点的x向速度;所取的五个点组成速度与时间的线性关系,如图2所示。
注意:虽然瞬态profile文件可以在一定程度上定义网格运动,然而其存在着一些缺陷。
最主要的一些缺陷存在于以下一些方面:(1)PROFILE无法精确的定义连续的运动。
其使用离散的点值进行插值。
如果想获得较为精确的运动定义,势必要定义很多点。
(2)一些情况下无法使用profile。
比如稳态动网格。
在FLUENT中定义网格运动,更多的是采用UDF宏,此处不在详细叙述。
详细实例可参阅FLUENT UDF手册p182-p188。
II、操作步骤一、将计算域离散为网格在ICEM CFD中将计算域离散为网格,由于三角形网格非常适合于2D动网格,因此本例使用三角形网格。
若要使用四边形网格,则需要进行滑移面处理。
详细的说明将留待以后网格更新的时候进行。
同样的,也不进行边界层处理。
简化问题描述,设定四周为wall壁面,中间区域为rigid wall(如图3所示),在动网格中进行设定。
全局网格尺寸为2mm,运动边界网格尺寸1mm,图3 parts 设置网格单元总数为:19698节点总数:9845二、Fluent操作步骤1.启动Fluent 14.5求解器双击桌面上的Fluent图标,打开启动对话框,如图4所示,选择选择2D求解器,勾选Fluent 14.5。
图42.初始设置找到并选择网格msh文件,完成将网格文件输入Fluent的操作。
检查并修改单位,点击General面板中的Scale确保使用的单位为mm,如下图所示。
点击Check检查网格质量,注意Minimum Volume应大于0。
图5设置求解器,由于在动网格的应用中,稳态情况比较少见,中的其它选项采取默认设置,如下图所示。
图63.选择湍流模型选择k-e湍流模型,如下图所示。
图74.设置流体物性具体操作如下。
1)在Name栏内输入water。
2)在属性栏内输入流体的物理属性如下:密度1000 kg/m3动力黏度0.01 kg/(m∙s)等压比热4182 J/(kg∙m^3)导热系数0.6 W/(m∙k)3)点击4)在弹出的对话框内,点击No;此项操作将使名为water的流体添加到材料选择列表中,可以在材料列表内查看到,同时保留系统默认的流体air。
5)点击图85.设置边界条件设置工作流体为水,即设定Cell Zone Condition将默认域介质设定为water,具体操作如下。
1)在Zone栏内选择Edit,即编辑默认域设定,打开Fluid设置对话框,如下图所示。
2)在Materials Name下拉列表中选择water。
3)点击图9由于本例使用全封闭计算域,所有边界类型为wall,所以Boundary Condition采用默认设置即可。
将编辑好的轮廓文件(profile)导入到Fluent中,具体操作如下。
1)单击选择Boundary Condition Profile设置对话框,如下图所示。
2)点击,在文件类型中选择All Files,选择profile 文件储存成文本文档text的形式。
3)点击Profile设置对话框。
图116.动网格设置6.1Mesh Methods(网格更新方法)在Dynamic Mesh并勾选激活动网格选项。
勾选MeshMethods各选项的参数设置分别如下图所示。
在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Split Factor (分割因子)和Collapse Factor(合并因子)与Cell Height相关,定义其乘积下的分割与合并属性。
在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 CellV olume(最大网格体积)和Minimum Cell V olume(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。
6.2动态网格域在即定义中间刚体壁面为rigid body,具体操作如下。
1)点击2)在Zone Names下选择rigid wall,在Type中选择Rigid Body。
3)在Meshing Options中,设置Cell Height中的值为1mm。
4)点击Create,并关闭Dynamic Mesh Zones设置对话框。
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。