Fluent中的多面体转化功能

用过STAR-CD或STAR CCM+的人一定对其中的多面体网格(Polyhedra)功能印象深刻。多面体网格相对于非六体网格的其它各种类型的网格来说,最大的优势在于其能大大减小网格的数量。至于其它方面的优势,可以查阅相关的资料。其实在FLUENT中也是可以应用多面体网格的。FLUENT中可以通过将四面体、金字塔等非六面体网格转化为多面体网格,转换后的网格数量可降至原来的1/5~1/3。ANSYS FLUENT中具有两种转化方式:

(1)转化整个计算域中的网格。(只适用于计算域内的tetrahedra、wedge及prism网格)

(2)转化歪曲的四面体网格。

1、网格转化过程

多面体网格转化过程只能用于包含有四面体和/或棱柱网格的3D网格。

在转化过程开始,ANSYS FLUENT将非六面体网格分解为多个子区域,该区域称之为”dual”。每一个dual都与原网格的一个节点相关。这些dual在原节点的周围组合成多边形。所有共享一个特殊节点的dual集合组成每一个多面体网格。当多面体形成后,该节点可以删除掉。

为了更好地了解dual的形成过程,可以以一个简单四面体网格作为例子进行考虑。每一个单元都以以下的方式进行分解:首先,连接面的形心与该面上的边的中心形成新的边。然后,将新形成的边进行连接形成新的面。这些新的内部面构成了单元dual之间的边界。并且将原单元分解成4个子体积。为减少最终多面体网格面的数量,这些分割面在凝聚过程中可能被调整或合并。

图1 dual的形成过程

图2 形成的多面体网格

注意:六面体网格不能转化为多面体网格。

在fluent中将计算域中网格转化多面体网格,可以采用菜单:Mesh > Polyhedra > Covert Domain

2、计算域多面体网格转化的限制

(1)已包含多面体网格的区域不能被转化

(2)包含有悬挂节点的网格无法被转化。这包含通过悬挂节点自适应生成的网格以及由gambit的Hex Core及TGrid的HexCore网格算法生成的网格。

(3)以下一些命令无法在包含有多面体网格的区域中使用:1)mesh/modify-zones/extrude-face-zone-delta方本命令。2)mesh/modify-zones/extrude-face-zone-para文本命令。3)fuse功能。4)歪曲光顺。5)节点交换无法应用于多面体单元。

(4)应用了多面体网格的计算区域无法使用网格自适应。

(5)动网格模型中无法使用多面体网格。

3、转化歪曲四面体网格

通过菜单Mesh > Polyhedra > Covert Skewed Cells…

只转化计算域内歪曲度较大的四面体网格。