详解FLUENT嵌套网格

2019-04-05 by:CAE仿真在线来源:互联网

在用Fluent的时候经常会遇到固体在运动的情况,比如已知运动过程的,平移的、旋转的机械,还有不明运动的物体,比如自由下落的雨伞、或者导弹。你希望计算流体和固体相互作用的过程。这个时候老一辈的革命家会告诉你用动网格。如果你不会的话,可以学习一下,感受一下layering、Smoothing、Remeshing三大神功。相信我,过不了多久你就会陷入到添加各种dynamic motion中。哪边能动哪边是静止的一定不能搞错,也不能少加,否则各种负体积报错让你分分钟怀疑人生。

但是,Ansys有个比较低调的overset网格功能,俗称嵌套网格。它克服了动网格容易出现负体积的问题,可以处理小间隙的运动,而且设置更为方便简洁。在运动过程中保持好的网格质量,并且可以在非结构网格类型中嵌套局部高质量的结构化网格。那些个layering、smoothing什么的通通给我奏凯。嵌套网格第一次出现在Ansys17.0中,在Ansys18.0和Ansys19.0中不断发展,逐渐和越来越多的功能兼容。

在嵌套网格中需要分清三个概念。

一是背景网格:嵌套网格,从名字能看出来网格是套在一起的,没俄罗斯套娃那么复杂,一般来说就两层。下图中方方正正的就是背景网格。

二是部件网格:也叫Component grid。就是橙色的大圆边界和黑色小圆边界中间的这些呈放射状的网格。这个小的黑色的圆就是即将要移动的物体的边界,也就是我们的部件。所以叫做部件的网格。所以记得,在确定好运动的固体边界以后,往外扩展一部分画好部件网格。需要注意的是,背景网格和部件网格是分开的、各自独立的。所以在画网格的软件中要同时生成两套网格,并且都命名成overset_xxxx。这样fluent就能直接识别出来这是嵌套网格。

三是嵌套边界:就是Overset Boundary Condition(就是图中的Overset BC)。也就是橙色这个大圆边界。它表示的就是嵌套的范围,完全由你自己决定要嵌套多大范围。还剩下的就是wall Bounday Condition,也就是图中黑色的边界,也是计算域真正的边界。

上图就是画完网格后的初稿。导入进fluent之后,和设置interface一样的操作,设置overset,就可以得到如下结果。

可以看到中间的小圆被挖空了。因为小圆是边界,小圆内部是计算域之外的网格,自动被挖掉了。并且仔细看,小圆外围的部件网格和背景网格已经“结合”在了一起。这是fluent自动做插值的结果。

下图也是嵌套网格的效果。两个椭圆都是部件,绿色的是背景网格,嵌套完成之后就是这样,是不是看着很清爽!

除此之外,还有一些其他操作。但是这些目前还没有做到GUI界面里面去,仍然需要在fluent的TUI框中手动输入命令。

1. 设置网格优先级。假如有好几个部件网格交在一起,可以通过define/overset-interfaces/grid-priorities来设置网格的优先级。

2. 设置基于单元的网格融合策略,还是基于边界的网格融合策略。这一点可以由define/overset-interfaces/options/donor-priority-method中选择0或者1来设置。基于单元是指当部件网格过渡到和背景网格的大小差不多的时候,部件网格衔接到背景中去。而基于边界的融合策略则不管单元大小,在网格重叠过渡的区域尽量远离边界。软件默认设置为基于单元融合。

最后还需要注意的一点是,当部件边界非常靠近计算域边界的时候,两个边界中间至少要不四层网格,否则容易出现孤立单元。