让网格动起来（10）——动态层实例

与光顺方法类似,动态层方法同样不是以网格质量作为网格更新判据的。动态层方法原理很简单,且非常适合于结构网格在某一方向上具有主导运动的情况下。本例即是这么一种情况。

1、问题描述

如下图所示,计算域空间尺寸160mmx50mm,一个长方形固体块在大的空间沿x轴匀速运动,速度0.05m/s,运动时间2s,可计算出运动位移0.1m。注意位移不能使边界重叠,否则计算会产生错误以致退出。

2、动网格解决方案

若使用四边形网格,由于本例中网格运动具有强烈的方向性,满足动态层方法的应用需求。若使用三角形网格,可使用动态层方法配合网格重构。然而,单纯的使用动态层方法是有诸多限制的,若不对本例中的几何进行处理,是不满足动态层应用要求的。主要问题在于:动态层方法要求运动边界为单侧边界,则同一个域中不能既拉伸又压缩。本例显然不满足单一的网格运动,因为固体的运动前方网格被压缩,而后方网格被拉伸。因此可将几何进行切割。

如图所示,将计算域如此切割,分解为四个计算域。如何在ICEM CFD中对计算域进行处理,以后再说。也可以将区域切割后分别划分网格。

边界类型:

1,2,7,8:interface对类型,且为变形域,1、2伸长,7、8缩短。

3,4:wall类型,且为变形域

5,6:wall类型,且为运动域

9,10,11,12:计算域边界。本例中使用wall,表示全封闭模型。

划分网格如图所示。其中网格尺寸为1mm,共生成7306个网格。

3、定义运动

本例使用PROFILE文件定义运动。profile文件内容如下:

((moveVel transient 3 0)

(time 0 1 2)

(v_x 0.05 0.05 0.05)

)

4、动网格参数

本例使用layering网格更新方法。如下图所示。只勾选Layering选项。设置layering方法的参数如右下图所示。采用分裂因子0.4,收缩因子0.2进行网格更新。意味着:当网格长度大于1.4时,进行网格分裂,当网格长度小于0.2时,进行风格合并(原始网格长度为1)。

网格运动域设置如左上图所示。两个运动刚体,两个变形刚体。设置运动刚体的理想高度为1mm,如下图所示。

5、其它设定

选取材料,设定计算域介质(本例中有四个计算区域)。设定湍流模型为层流模型。所有的壁面边界条件均采用默认设置。本例只考虑网格的运动。

存在一些莫名其妙的问题,慎用!主要是中间横着的两个wall边界不好处理。由于处于不同的zones,因此运动不容易同步。

解决办法:利用新版本(12.0之后)fluent中interface可以一对多的功能,上下两个计算域采用单一interface与中间两个计算域的interface构建interface对,亦即:237合并,148合并。

6、计算结果

GIF图片需点击后才能看到动画效果。