动网格模型算法基础(二)

本贴主要简述动网格模型算法

FLUENT动网格模型能够根据用户指定的边界运动、网络类型和网格再生方式自动地调节内部体网格节点的位置。

一、动网格使用面临的量大问题:

  1. 体网格的再生;
  2. 边界运动或变形的指定;

二、体网格再生方法:

(一)铺层(Layering)

铺层包括边界上网格的生成和消失,该算法会根据计算区域的扩张或收缩来相应地生成网格或合并网格。

  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、六面体或三棱柱网络,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(内燃机活塞运动),可用于在边界作纯粹旋转运动的特殊情况(空调风门绕轴)

(二)弹性光顺(Spring Smoothing)

以活塞运动为例,计算域中的网络像弹簧一样被压缩。活塞向下时,计算域逐渐扩张,网格被拉伸;

  1. 节点之间像弹簧的连接,压缩或拉伸;
  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,仅限于边界变形和运动幅度较小的情况;
  4. 适用于三角形、四面体的网络,也可用于六面体、三棱柱或四边形的网格;

(三)局部重构(Local Remeshing)

以活塞为例,随着计算域扩张,网格被拉伸,当扭曲率过大或者尺寸过大时,网格会自动局部重构以满足扭曲率和尺寸的要求,网格节点总数量也逐渐增加。

  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会增加或消除;
  2. 局部网格节点和体网格增加或消除时,网络的连接属性(数量和节点)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;

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;

参考文献:隋洪涛,等人,精通CFD动网格工程仿真与案例实战,人民邮电出版社。

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