动态网格理论基础（一）

一、动态网格为什么会诞生：

      流体工程中大量问题是边界运动与变形的，需要动态网络技术来模拟：

航空航天工业：飞机襟、副翼的运动，飞机外挂物分离投放过程，弹射救生过程，导弹井下发射过程，火箭级间分离、整流罩分离、尾罩分离过程等;

内燃机中活塞和气门的运动等;

流体机械中阀门的开启与关闭过程，偏心泵转动等;

隧道与机车工程中机车穿越隧道的过程;

生物医学中动脉血管的膨胀与收缩，肺的吸气与呼气过程等;

生物仿生学中鸟扇动翅膀飞行、鱼摆动尾巴游动等。

上述问题的非定常效应（瞬态、非稳态）都非常重要，在动态网格技术诞生之前，只能简化为定常或准定常的问题来模拟。

FLUENT 中的动态网格(简称为动网格)模型可用来模拟由于流体域边界刚性运动或者边界变形引起的流体域形状随时间变化的流动问题。

边界刚性运动(平移或旋转)：如内燃机中的活塞，飞机襟、副翼的运动;

边界本身发生变形，如气球充气过程，心脏动脉血管变形。

二、Fluent动网格原理：

在 FLUENT 中，每一个时间步上体网格的更新是由解算器根据边界的新的位置来自动完成的，即解算器可以根据边界的运动和变形自动地调节内部体网格节点的分布，使用起来非常地方便。在使用动态网格时，用户仅需提供初始网格并在模型中指定任意区域的运动即可。关于运动的指定，FLUENT 允许用户通过边界 profile 文件或者用户自定义函数(UDF)或者六自由度(6DOF)解算器来指定。

三、Fluent动网格的兼容性

兼容性好！

1. 动网格可与fluent其他的物理模型兼容使用：欧拉多相流、能量模型、湍流模型等；
2. 动网格可与VOF模型兼容使用；
3. 动网格可与数值结算器（基于压力的SIMPLE,基于压力的耦合算法Coupled，基于密度的显式，基于密度的隐式）耦合使用；
4. 网格可与任何网格处理器（Gambit ICEM，fluentmeshing,ANSA等）耦合；
5. 可支持并行计算，单机多CPU多核并行，多机多CPU多核并行；
6. 动态网格技术与网格自适应技术相兼容，称之为动态网格自适应。

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。