Fluent动网格的应用过程

1、Fluent动网格的应用过程一、简介动网格模型可以用来模拟流场形状由于边界运动而随时间改变 的问题。网格的更新过程由FLUENT据每个迭代步中边界的变化情况 自动完成。FLUENT求将运动的描述定义在网格面或网格区域上。如果流场中包含运动与不运动两种区域，则需要将它们组合在初始网格 中以对它们进行识别。二、动网格更新方法动网格计算中网格的动态变化过程可以用三种模型进行计算，即弹簧近似光滑模型、动态分层模型和局部重划模型。1、弹簧近似光滑模型在弹簧近似光滑模型中，网格的边被理想化为节点间相互连接的 弹簧。移动前的网格间距相当于边界移动前由弹簧组成的系统处于平 衡状态。在网格边界节点发生位移后，会

2、产生与位移成比例的力，力 量的大小根据胡克定律计算。边界节点位移形成的力虽然破坏了弹簧 系统原有的平衡，但是在外力作用下，弹簧系统经过调整将达到新的 平衡，也就是说由弹簧连接在一起的节点， 将在新的位置上重新获得 力的平衡。从网格划分的角度说，从边界节点的位移出发，采用虎克 定律，经过迭代计算，最终可以得到使各节点上的合力等于零的、新 的网格节点位置，这就是弹簧光顺法的核心思想。2、动态分层模型对于棱柱型网格区域（六面体和或者楔形），可以应用动态层模 型。动态层模型的中心思想是根据紧邻运动边界网格层高度的变化， 添加或者减少动态层，即在边界发生运动时，如果紧邻边界的网格层 高度增大到一定程度，

3、就将其划分为两个网格层；如果网格层高度降 低到一定程度，就将紧邻边界的两个网格层合并为一个层。3、局部重划模型在使用非结构网格的区域上一般采用弹簧光顺模型进行动网格划分，但是如果运动边界的位移远远大于网格尺寸，则采用弹簧光顺模型可能导致网格质量下降，甚至出现体积为负值的网格，或因网格 畸变过大导致计算不收敛。为了解决这个问题，FLUEN毯计算过程中将畸变率过大，或尺寸变化过于剧烈的网格集中在一起进行局部网 格的重新划分，如果重新划分后的网格可以满足畸变率要求和尺寸要 求，则用新的网格代替原来的网格，如果新的网格仍然无法满足要求， 则放弃重新划分的结果。三、动网格问题的建立设置动网格问题的步骤如

4、下：(1)在Solver (求解器)面板中选择非定常流(unsteady )计 算。(2)设定边界条件，即设定壁面运动速度。(3)激活动网格模型，并设定相应参数，菜单操作如下：Define - Dynamic Mesh - Parameters.(4)指定移动网格区域的运动参数，菜单操作如下：Define - Dynamic Mesh - Zones.(5)保存算例文件和数据文件。(6)预览动网格设置，菜单操作为：Solve - Mesh Motion.(7)在计算活塞问题时，设定活塞计算中的事件：Define - Dynamic Mesh - Events.并可以通过显示阀与活塞的运动，检查

5、上述设置是否正确：Display - IC Zone Motion.(8)应用自动保存功能保存计算结果。File - Write - Autosave.在动网格计算中，因为每个计算步中网格信息都会改变，而网格信息是储存在算例文件中的，所以必须同时保存算例文件和数据文 件。(9)如果想建立网格运动的动画过程，可以在 Solution Animation (计算结果动画)面板中进行相关设置。四、设定动网格参数为了使用动网格模型，需要在dynamic mesh (动网格)面板中激 活Dynamic Mesh (动网格)选项。如果计算的是活塞运动，则同时激 活In-Cylinder (活塞)选项。然后

6、选择动网格模型，并设置相关参 数。1)选择网格更新模型动态层模型和或局部重在网格划分方法下面选择弹簧光顺模型， 划模型2）设置弹簧光顺参数激活弹簧光顺模型，相关参数设置位于光顺标签下，可以设置的 参数包括弹簧弹性系数、边界点松弛因子、收敛判据和迭代次数。弹簧弹性系数应该在0至M之间变化，弹性系数等于0时，弹簧 系统没有耗散过程，靠近壁面的网格没有被改变，而是保持了原来的 网格形状和密度；在弹性系数等于1时，弹簧系统的耗散过程与缺省 设置相同，在实际计算中应该在0至M之间选择一个适当的值。边界 点松弛因子用于控制动边界上网格点的移动。 当这个值为零时，边界 节点不发生移动；在这个值为1时，则边界

7、节点的移动计算中不采用 松弛格式。在大多数情况下，这个值应该取为 0到1之间的一个值， 以保证边界节点以合适的移动量发生移动。3）动态层在动态层标签下，可以设置与动态层模型相关的参数。 通过设定 常值高度与常值比例可以确定分解网格的两种方法。4）局部重新划分网格在重划网格标签下，设置与局部重划模型相关的参数。 可以设置 的参数包括最大畸变率、最大网格体积和最大网格体积，其含义如前 所述，主要用于确定哪些网格需要被重新划分。在缺省设置中，如果 重新划分的网格优于原网格，则用新网格代替旧网格；否则，将保持 原网格划分不变。5）设定活塞运动参数如果在计算中选择使用活塞模型， 需要指定曲柄速度、曲柄起

8、始速度、曲柄周期以及曲柄角度时间步长五、定义动网格的运动方式在计算动网格问题时，必须定义动网格区的运动方式。在动网格 区为刚体运动时，可以用型函数和UDF来定义其运动；在动网格区为 变形区域时，则需要定义其几何特征及局部网格重划参数； 如果动网 格区既做刚体运动又有变形发生，则只能用UDF来定义其几何形状的 变化和运动过程。对于新加入的区域，需要先从区域名称下选择相关区域， 然后在 类型下选择其运动类型。可供选择的运动类型包括静止、刚体运动、 变形和用户自定义四种。1)静止区域设置如果被指定区域为静止区域，则首先在区域名称下选择这个区 域，然在类型下选择静止，再指定相邻区域的网格高度用于网格重

9、新 划分，最后点击创建按钮完成设置。2)刚体运动区域设置如果被指定区域为刚体运动区域，则其设置过程如下：(1)在区域名称下选择这个区域的名称，然后在类型下选择刚 体。(2)在运动属性标签下的用UD成型函数定义运动中确定究竟用 型函数，还是UDF来做运动定义。(3)在重心位置中定义刚体重心的初始位置。(4)在重心方向中定义重力在惯性系中的方向。(5)如果计算中包含活塞计算，则需要在阀门或活塞轴中指定 阀门或活塞的参考轴。如果在所定义的网格区域中，某种形状的网格 单元需要被排除在上述设置之外，则可以在运动屏蔽中选择这些单元 形状。3)变形运动变形区域的设置过程为：(1)在区域名称中选择区域，并在类

10、型下选择变形。(2)在几何定义下定义变形区的几何特征，共有 4个选项：如 果没有合适的几何形状，就在中选择none;如果变形区为平面，则选 择平面并在平面上的点中定义平面上一点， 同时在平面法向中定义法 线方向；如果变形区为圆柱面，则选择圆柱，并同时定义圆柱半径、 圆柱原点和圆柱轴；如果变形区几何形状需要用UDF来定义，则在定 义中选择用户定义，并在几何UD用选择适当的函数。(3)在重划选项标签下定义与网格局部重划相关的参数。重划 方法在网格划分方法中选择，其中包括弹簧光顺模型、动态层模型和 网格重划模型。(4)点击创建按钮完成设置。六、预览动网格在设置好动网格模型及动网格区的运动方式后， 可

11、以通过预览的 方式检查设置效果。预览功能在网格运动面板中进行设置， 启动这个 面板的菜单操作为：Solve - Mesh Motion预览操作步骤如下：(1)在参数设置完毕后，首先保存算例case文件。因为与网格 设置有关的记录都保存在算例文件中，在预览过程中伴随着网格的更 新，与网格有关的记录也不断被刷新，如果不进行保存，则无法恢复 原始设置状态，在发现参数设置问题后就无法进行更改了。(2)设置迭代时间步数和时间步长。在计算过程中，当前时间 将被显示在当前网格时间栏中。如果在计算中选用了活塞模型选项， 则时间步长用曲柄速度和曲柄转动步长计算得出。(3)为了在图形窗口中预览网格变化过程，需要激活显示选项 下的显示网格，并在显示频率中设置显示频率，即每分钟显示图幅数 量。如果要保存