基于ICEM的CFX网格重划分

2016-10-08 by:CAE仿真在线来源:互联网

在很多流-构交互(FSI)的CFD问题中,大变形非常普遍。通常CFD求解器允许网格变形以适应这种变形。然而,如果这种变形太大,不破坏这些网格或不使太多单元发生扭曲几乎是不可能的。克服这个问题的方法就是当网格质量变得很差时,进行网格重划分。
创建输入网格
这部分工作需要在ICEMCFD中完成,因为我们将要用它进行网格重划分。在这个例子中,我要让一个矩形盒子在方形通道中向下移动
图1显示的几何最初在DesignModeler中创建。首先我们需要创建几个CFD仿真中要用到几个边界。位于中心的盒子是向下移动的目标。给它一个名字:BOX。就像所有ICEM CFD中的网格,你必须制定必要的仿真标准。

其次,在ICEM CFD中的Replay Manager执行必要的网格划分,将这些命令保存为一个重放(回放)文件(.rpl),这个重放文件以后要在CFX中用到。然后再将创建好的网格以CFX格式导出,并保存这个项目,记住ICEM CFD文件(.tin和.rpl)所在的位置。

设置CFX CASE
一般设置
--在这个例子中BOX随时间向下移动。
--用希望的物理属性定义域中的流体流动,并允许网格变形(mesh deformation),将网格刚度设置为increase in small volumes。这样将保持小的棱镜单元尽可能地靠近实体壁面,主要变形会被远离Body的部分吸收。

边界细节
--顶面、底面使用开放条件(Opening),使流体可以按照需要进入或流出计算域。
--这种情况下,基本部分允许网格变形并侦测网格质量。当网格质量变得太低时,实现网格重划分的调用。这里,壁面运动用一个表达式来描述。

--创建一个表达式描述实体的运动。这里使用一个随时间增加的新型运动。表达式的名称命名为"motion"。之所以要使用Time This Run是因为网格重划分后求解器重新启动会获得大跳跃。另外,可对这个变化的网格重新初始化时间。

创建移动壁之外的其它边界,并将网格运动设为unspecified。这将允许这些边界面上的节点在需要的时候可以移动。

BOX的边界与其它边界有所不同。在这里运动表达式应该设定为z-axis位移。因为BOX将向下移动,因此应该在表达式前加上负号"-"。

中断控制设置
接下来设置一个停止控制,这将侦测网格质量并停止求解器的计算。
--首先创建一个逻辑表达式来侦测网格的正交性。表达式命名为:remeshingcond。如果正交性变得小于5度,则表达式返回值为1,否则返回值为0。

--在求解器控制标签下的中断控制中,添加这个表达式。

--指定一个配置允许仿真采用这个指定的事件。例如,一个配置可以允许一系列的仿真或网格重划。

Re-mesh控制设置
在定义re-meshing之前需要定一两个输出侦测。因为Re-meshing特征要使用输出侦测作为ICEM CFD的输入。
1)第一个输出控制为GeometryScale factor。这将衡量CFX输出,使其与ICEM CFD中的模型相匹配。这里geometry scale设为1mm,因为ICEM模型是以mm为单位建立的。如果这个模型是按照相同的尺寸建立的,这个控制就不需要了。
2)第二个输出侦测为WALLDisplacement z。这个输出侦测跟踪移动边界总平均质心位移。在12版中增加了这个变量,从仿真开始便开始跟踪曲面的质心。因此,这个侦测从仿真的第一个时间步开始就会给我们提供BOX的总运动。

利用定义的这两个输出控制现在就能指定网格重划分(re-meshing)了:
3)利用ICEM CFDReplay选项创建一个新的re-mesh。
4)这个re-mesh应该由我们前面创建的中断条件激活。
5)在这里应该被重划网格的域是:BODY。这个Body对应ICEM CFD中的体(volume)。
6)几何文件应该是在网格化分时创建的.tin文件。
7)回放文件是划分网格时存储分网步骤的那个.rpl文件。
接下来要创建一个ICEMCFD Part Map。这将使CFX中的边界与ICEM CFD中的边界配对。这种情况下我们只需要创建一个part映射,因为我们只有一个移动边界。

最后需要创建两个标量参数。这些标量参数的名称是敏感的,因为它们要由CFX安装的脚本识别。
第一个命名为DISPLACEMENTZ BOX,并应使用上面定义的WALLDisplacement z输出控制。
第二个标量参数应该命名为ICEMCFD Geometry Scale,并设置相应的侦测点。

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