让网格动起来（11）——网格重构

对于三角形或四面体风格区域,通常都会使用到弹簧光顺方法。然而当边界位移远大于局部网格尺寸时,网格质量会下降甚至会出现退化的网格单元。这可能会使网格实效(出现负体积网格),并因此导致计算收敛问题。

为什么弹簧光顺方法会导致此类问题?主要原因在于:弹簧光顺方法并不将网格质量作为网格更新的判断因素,而只是单纯的将边界运动作为参数扩散至计算域中。

为了解决此问题,ANSYS FLUENT将这些超出网格偏斜度或尺寸标准的网格收集起来,并在这些网格或面上局部进行网格重构。若新网格单元质量达到网格质量标准,则进行网格重构,否则,新网格将会被丢弃。

ANSYS FLUENT包含有很多种网格重构方法,主要有以下几种:局部单元重构、局部区域重构、局部面重构(只用于3D)、面域重构、cutcell域重构(仅3D)以及2.5D面重构(3D中)。网格重构方法适合于以下网格类型:

(1)局部网格及局部面重构方法只对区域中的三角形及四面体网格有效。(例如混合网格区域中,非三角形/四面体网格将会被忽略)

(2)区域重构方法会将其它所有类型网格替换为三角形四面体网格(分别在2D及3D区域中),并且在3D边界层中生成楔形、棱柱形网格。

(3)面域重构方法在2D中只用于三角形网格,在3D模型中只用于四面体网格。并且在3D边界层中能够产生楔形/棱柱形网格。

(4)切割单元区域重构方法能够对所有网格类型有效。

(5)2.5D重构方法只在六面体网格或由三角形拉伸形成的楔形/棱柱型单元上有效。

网格重构方法主要包含以下几个参数:如下图所示。

(1)minimum length scale:最小网格尺寸,当网格尺寸小于该尺寸时,网格将会被合并。

(2)maximum length scale:最大网格尺寸。当网格尺寸大于该尺寸时,网格将会分裂。

(3)maximum cell skewness:当网格歪斜度超出设定的尺寸时,网格会进行重构。

(4)maximum face skewness:该参数只在3D模型中有效,与单元歪斜度类似

(5)size remeshing interval:设置网格重构间隔,通常时间步有关系。