一个动网格的例子

一个动网格的例子

BY HOTSON

花了一个下午的时间看了一点关于动网格的培训资料，颇受启发，于是想自己做一个例子，问题描述如下：

一个10cm*10cm 的二维空间，顶部有一个2cm 的开口，其余全部为壁面，其中底下的壁面上下往返运动（见profile 文件），里面充满空气air ，想要模拟出类似于针筒抽吸空气的效果。模型及其网格如图1所示，网格大小为0.4mm 。

图1 模型以及网格

以下详细描述fluent 中关于动网格的设定

首先，导入网格，当然注意单位的换算啦，按系统默认的m 作为单位，因此进行scale ，如图

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图2 单位确定 出口 静止壁面

变形壁面 运动壁面

模型（model）以及材料（material）按默认的不做修改。勾选Dynamic Mesh，以及remeshing，如图3

图3 选择动网格模型

Smoothing和remeshing的设定都先采用默认的值，如图4

图4 动网格策略设定

下面，建立动网格区域（Dynamic mesh zone）

顶面和出口面均设定为静止网格（stationary），在mesh option中，cell height设定为0.0004m（即初始网格的大小，官方教程建议如此设定），如图5所示

A 顶面

B 出口面

图5 静止网格的设定

由于地面上下往复运动时，侧壁是变形的，因此两个侧壁设定为变形区域（deforming），将maximum length scale设定为0.01（当然，你也可以尝试其他值），maximum skewness设定为0.75。官方教程建议对于三角形网格，remeshing 的最大畸变度设定为0.75。如图6所示

图6 变形网格的设定

将底面设定为运动壁面，运动类型为刚体运动（Rigid body），同样cell height设

定为0.0004m，其余默认。这里壁面的运动用profile来定义，如下((ylocation 5 point)

(time 0 0.01 0.02 0.03 0.04)

(y 0 0.0015 0 0.0015 0))

该函数使得壁面在y方向上往复运动，开始位置为0mm，最高位置为1.5mm，运动时间0.04s，往复两次。需要说明的是，这个profile未必是具有物理意义的，为了节约计算时间，把时间步长设定为0.001s，因此总共需要40个时间步就可以，但是这样误差肯定非常大，结果可能也失去物理意义，但是能达到使网格动起来，得出流动分布就是本文的目的了。如图7所示，本例建模的时候，运动壁面的重心在0位置上，因此重心位置可以不做修改（当然x方向重心对计算无影响，因此不管了）

图7 运动网格的设定

到此，动网格设定完毕，大家可以根据需要对网格进行预览，注意，将预览的时间步长设定成与实际计算流动时的步长一致。图8是本文采用的时间步长以及步数，计算结束时间刚好为运动壁面回到原始位置

图8 网格预览

初始化，开始计算，步长设定如图

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图9 计算设定

大家可以根据需要进行动画设定，这里就不做介绍了。

计算结果：

一下为几个时刻的速度矢量图

注意这里的网格

和最开始导入的

对比下

地面向上运动，

空气被排出0.002s

地面向下运动，

空气被吸入

0.011s

0.018s

0.04s

由以上可以看出，基本能模拟出针筒抽吸空气的过程。当然要说明的是这个例子

没有特定的物理意义，仅仅用于动网格的测试。