关于ICEMCFD中O型块的一些想法

2016-10-07 by:CAE仿真在线来源:互联网

对于一些圆弧几何模型,例如二维的圆、三维的圆柱、球形,在对其进行结构分块时,常常借助与O型剖分。虽然说这种方式很节省时间(如果全人工切出O型块的话,至少需要切四刀,外加四次节点合并),然而在一些情况下,O型块的表现并不是想象中那么好,尽管其网格质量不不差。

计算结果不仅仅与网格质量有关,在划分网格的过程中,我们也需要考虑网格拓扑对于计算的影响。比如说,网格拓扑导致的伪扩散等等数值问题。虽然说伪扩散很大程度上是由于计算格式所导致的,但是,网格线方向与流体流动方向存在偏角也是导致伪扩散的一个重要原因,尤其是在结构网格中。

下面以一个最常见的O网格剖分例子来进行说明。原始几何为中心有孔的板,如图1所示。

图1 原始几何

1、分块方式讨论

该几何有两种最常见的分块方式,如图2及图3所示。

图2 分块方式1

图3 分块方式2

第一种分块方式是最常用的一种处理这类几何的方式。采用O型块划分。对于第二中方式,是先进行块的切割,将O型块的范围缩小至贴近几何位置,然后采用O型剖分。对于本例中的几何,可以不用采用O型块。

2、网格讨论

(1)对于本例来说,由于结构简单,网格质量均可达到最佳。

(2)对于这样的流动情况:内部圆形的绕流计算。采用第一种分块方式是不太合适的.此时应当采用第二种方式。而对于另外的一些流动状态,例如内部圆面为发热体,计算内部温度扩散,此时我们应当选取第一种分块方式。如何选择,需要参考实际情况下流体的运动方向,尽量使网格方向与流体流动方向一致。

3、更多的例子

一个圆柱绕流网格模型。如图4所示。

图4 几何模型

(i)分块方式1

(a)直接O型块划分 (b)生成的网格

这种采用O型块直接划分的方式,形成畸变严重的块,导致网格质量难以提高。

(ii)分块方式2

将圆部分独立切割,然后进行O型块的剖分。有助于提高网格质量。但是在圆形的四周,网格线与水平的角度过大。

(iii)分块方式3

在圆形周围横竖各切割两次,然后进行O型剖分。这样有助于将倾斜的网格线影响降至最低。

对于圆柱绕流,建议采用第三种分块方式。

三维方面的问题,以后再进行讨论。

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