4-1Fluent流体模拟培训教程-动网格详解

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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
计算流体力学软件Fluent培训
动态网格理论基础
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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
– 边界刚性运动 – 边界变形
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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（In-
cylinder）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
实例
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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
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弹性光顺（Spring Smoothing）
• 守恒型动网格流场计算方程
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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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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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Fluent中动态网格模型的兼容性
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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
• 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wenku.baidu.com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）
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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
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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 （4）适用于三角形、四面体网格，也可用于六 面体、三棱柱或四边形的网格
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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
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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
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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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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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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Fluent 17.0 重叠网格（或嵌套网格 Overset Grid）