动网格-尺寸函数&耦合运动（五）

尺寸函数

**尺寸函数(Size Function)**通常和局部体网格重构结合使用，尺寸函数用于控制重构过程中的网格分布。简单地说，尺寸函数的功能就是在运动边界处约束网格，使其维持在一个较小的尺度，在远离运动边界处，逐步将其增大。在 FLUENT 中，软件自动标记出那些网格尺度大于当地尺寸函数值的网格。注意:尺寸函数仅仅用来在重构前标识某些网格，它并不在重构过程中控制网格尺寸，它是一种对网格间接控制的方法。
应用尺寸函数的体网格重构算法步骤:
(1)标记出扭曲率大于“Maximum Cell Skewness”的所有网格
(2)如果(time=SRI*At)标记出长度尺度小于“Minimum Cell Length”或大于“MaximumCellLength”的网格
(3)标记不满足当地尺寸函数的网格(必须首先激活尺寸函数)
(4)局部重构所标记的网格
(5)进行光顺(推荐激活光顺 )

局部重构和尺寸函数 GUI

如图 所示，用户使用尺寸函数时控制三个参数。

(1)尺寸函数分辨率(Size Function Resolution)控制背景网格的密度。
(2)尺寸函数变化量a(Size Function Variation)，是最大允许网格尺度的量度。
(3)尺寸函数变化率B(Size Function Rate)，是网格成长率的量度。B-0意味着线性增长
B值越大表明边界处网格生长越慢，内部网格生长越快。
尺寸函数原理非常复杂，其原理在附录中详细介绍。尺寸函数使用步骤:
(1)求解器自动选择 aandB;
(2)检查 a和B;
(3)使用动网格预览功能观察网格效果;
(4)如果需要，调节网格控制参数，增加、获得较大的网格:增大 ，使边界处网格生较慢(边界周围网格较密 )，内部网格生长较快。

耦合运动

迄今为止，所有边界运动都是预定轨迹的。这种运动，用户一般可以通过 in-cylinder 工具或profle文件描述。某些情况下,物体或边界的运动是由作用在其上的气动力和力短以及其他(如重力、推力或初始抛射力)的共同作用而决定的。所以，物体的运动和流场的计算相互耦合，简称为合运动。如存储分离、机载导弹发射、火箭级间分离、火箭整流罩分离、子弹(炮弹出隆等。
FLUENT 提供的 6DOF 求解器可以计算出物体在受力(气动力、扭矩、重力等)情况下的运动轨迹，也可以编制 1DOF UDF 来求解一自由度合运动问题。

六自由度运动轨迹计算原理

用户在标准面板中定义重力和初始条件(包含重心位置、重心方向、重心线速度、重心角速度)参数。用户也可使用 UDF 定义质量和转动惯量以及抛射力等参数，这些参数也可以是时间的函数。FLUENT自动计算作用在物体表面的气动力和力矩。根据力的平衡(气动力、重力、抛射力等)，计算出平移加速度，积分得到平移速度;基于力矩，计算出角加速度，积分得到角速度。然后计算出新的重心位置和欧拉角。
外挂物的六自由度(6DOF)刚体运动是通过求解运动的牛顿一欧拉方程得到的。刚体运动可分为质心的平动和转动，可用线速度.g.(V,Vy,;)和角速度g(,:)来描述，而且线速度和角速度都是时间的函数。除了运动外，还必须确定质心的位置和刚体的运动方向。设诺。和”分别表示当前第 n 时间步质心的位置和方向。

DOF求解技巧

即使是耦合运动，强烈建议在正式计算之前进行网格预览，避免计算过程中网格再生失败，因此这类计算是非定常计算，时间比较长，如果设置有问题将导致调试非常困难。有时可以在只有重力作用的情况下进行预览，有时也可以附加二个初始的线速度、角速度。通常情况下，可先计算出稳态流场结果以获得初始压力和剪切应力等:然后再激活 6DOF 解算器，挂上UDF，在这种情况下进行预览。这时的预览，物体是基于定常计算出的力而运动的，通常会同时有平动与转动效应。