Fluent中的动网格

Fluent中的动网格

动网格是目前求解计算域变化问题的常用方法。参考Fluent帮助，可以知道动网格技术与一般流动计算设置的主要区别在于网格更新方法和更新域设置。这里就这两方面问题的一点体会作一简单记录。

一、网格更新方法

弹簧近似光滑法将任意两网格节点之间的连线理想地看成一条弹簧，并通过近似弹簧的压缩或拉伸实现网格和计算域的改变。该方法网格拓扑不变，无需网格的插值处理，对结构化（四边形、六面体）和非结构化（三角形、四面体）网格同样适用。但不适合于大变形情况，当计算区域变形较大时，变形后的网格质量变差，严重影响计算精度。

动态分层法在运动边界相邻处根据运动规律动态增加或减少网格层数，以此来更新变形区域的网格。该方法适用于结构化网格，通过设置适当的分层和缩减系数，更新后的网格依然为较为均匀的结构化网格，对计算精度影响较小。对于运动域具有多自由度和任意变形情况，该方法处理起来非常困难。

网格重生方法在整个网格更新区域内依据设定的最大和最小网格尺寸判断需要进行网格重生的网格，并依据设置的更新频率进行网格重生处理。该方法适用于非结构化网格，能够较好的应用于任意变形的计算区域处理。

二、更新域设置

更新域设置是动网格设置中的一项重要工作，最常用的设置是刚体运动域和变形域，这里针对这两种域的设置注意事项和技巧作一简单介绍。

1、域动网格

一般来讲，设置为刚体运动域的区域一般为壁面类边界，通过设置固壁的运动，模拟计算域内物体的运动。

由于固壁边界有时形状较为复杂，壁面附近网格尺度与周围网格尺度存在较大差别，网格更新时变形较大。在这种情况下，可以设置一个包含固壁运动边界的计算域，通过该计算域的整体运动模拟域内物体的运动，在有的地方将这种方法称为域动网格法。在域动网格法中，需要设置包含运动物体的内部计算域、内部计算域界面均为刚体运动域。如下图所示。

2、动态分层法中的分界面

在应用动态分层网格更新方法时，当分层界面在计算域内部时，需要采用Split interface（这里称分界面）将运动域运动范围与固定计算域区分开来，以保证动态分层网格处理（如果运动域网格与固定域网格没有分界面，动态分层无法执行）。正是由于这一分界面设置的限制，动态分层法在模拟物体多自由度运动和任意变形时存在困难。但由于动态分层法适用于结构化网格这一特点，依然得到了广泛的应用。

常用分界面处理方法：

1）直接在网格划分时设置分界面，分界面两侧划分独立的计算网格，并设置分界面为interface。

2）按分界面将完整模型划分为两个（或多个）独立的网格模型，设置分界面为interface，并利用utility tmerge ----将网格合并。也可采用其他方法合并网格。

（*interface是一种便捷的网格组合方式，可用于不网格类型的界面，并实现数据传递；可用于不同形状计算域组合，并依据相交的组合域确定数据传递区域，如下图示）

3、设置完整的更新域

在更新域设置中，不论采用哪种更新方法，均需要保证更新域设置的完整，对于运动域的所有边界和内部区域（域动法），不管属于哪种边界类型，均应进行设置；对于与运动域相连的区域（边界），只要会受到运动域运动影响，均应设置为变形域（不包括内部域）。