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faee0 - 2011-6-16 16:45:00


动网格(dynamic mesh)是CFD中专有的概念。由于当前流体计算多采用欧拉坐标系,该坐标系区别于拉格朗日坐标系的一个最直观特点是:计算过程中网格保持静止。因此,在CFD计算中应用动网格,具有其特别的难处。

1、动网格控制方式
最主要的困难在于边界运动后的网格质量控制。由于边界的运动,不可避免的导致网格变形。我们知道,求解器对于网格质量的容忍是有限度的。当网格扭曲过大引起网格质量的急剧下降,可能导致计算发散、形成负网格,进而终止计算。因此,在边界运动过程中,对网格质量进行控制尤为重要。在fluent软件中动网格主要有三种控制方式:smoothing,layering,remeshing。其中layering主要应用与四边形网格及六面体网格,remeshing主要应用于三角形网格及四面体网格等费结构网格中,至于smoothing方法则在各类网格中均可应用。
layering方法应用于结构网格也是有条件限制的:边界运动最好是沿着某单一方向。如若是旋转,最好还是采用非结构网格配合remeshing方式。
非结构网格是最适合应用动网格模型的,但是网格质量不好控制,通常需要仔细调节。结构网格采用layering方法,能够很好的控制网格质量,但是几何适应性差。具体采用何种网格类型以及何种控制方式,还是要从实际的模拟模型来考虑。

2、运动控制方式
边界的运动控制方式主要有两种:PROFILE文件与UDF。
采用profile的方式是最简单的,存在的限制也比较多。首先profile主要是采用线性插值的方式,如果速度是关于时间的高阶幂函数,则难以采用此种方式。另外,采用profile定义边界的运动方式,最主要的是指定边界的运动速度,对于其他的涉及到力的转换的,比如说6DOF模型中经常用到的将受力转换为加速度再换算成速度的话,基本上无能为力。最常见的profile文件格式如下:
((vel 2 point)
(time 0 0.1)
(v_x 0 1)
)
这里定义了一个两点格式,在0s时刻速度为0,0.1s时刻速度为1,中间时刻速度采用线性插值获得。注意profile中统一采用国际单位制。
关于速度v_x,v_y,v_z分别表示x,y,z三方向平动速度,omega_x,omega_y,omega_z表示x,y,z三方向转动速度。

至于UDF方式定义运动,最主要的还是采用DEFINE_CG_MOTION宏,注意此UDF宏只能用于编译型。解释形式的虽然不会报错,但是在使用中是无效的。应用于动网格的宏还包括DEFINE_DYNAMIC_ZONE_PROPERTY,DEFINE_GEOM,DEFINE_GRID_MOTION,DEFINE_SDOF_PROPERTIES,各宏的详细用法,可以参阅UDF手册第二章第六小节,里面包含了宏中的参数以及各类例子。

3、应用动网格的时机
动网格其实是比较复杂的技术,想要用好不是一件容易的事情。在使用过程中经常会出现计算发散、负网格的问题,更可能出现由于网格扭曲导致网格质量差,计算精度低的问题。因此,对于运动问题,fluent中还是提供了很多的简化模型。
最接近动网格的是滑移网格。滑移网格是唯一一种不改变网格而能计算瞬态的模型。滑移网格的基本思想是将运动区域与静止区域通过滑移面进行分割,通过滑移面传递流动数据。在运动区域中采用运动参考系的方式。
另外几类运动问题都可以归结为运动参考系的问题:SRF,MRF以及MP。SRF与MRF的区别主要在参考系的数量上。而MRF与MP的区别在与数据传递方式。MRF通过交界面直接传递数据,主要是通过绝对速度的方式传递,而MP则是流量或压力平均的方式进行传递。
总之,若能够应用这些简化的模型,是不推荐采用动网格的方式的。
您所在的用户组无法下载或查看附件

           滑移网格(转速1000rpm)

您所在的用户组无法下载或查看附件

             动网格(转速1rad/s)

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以上仅为个人感想,因涉足动网格时间不长,因此错误之处在所难免,欢迎回帖批评指正!
hero1224 - 2011-6-16 18:45:00
动网格其实是比较复杂的技术,想要用好不是一件容易的事情。在使用过程中经常会出现计算发散、负网格的问题,更可能出现由于网格扭曲导致网格质量差,计算精度低的问题。
很有道理,现在就碰到这种问题,关键还要控制每一时间步迭代求解必须要收敛,也就是残差不能太大,不然速度和角速度过大,运动幅度过大就出现负体积,不做不知道此间的痛苦。
hugeforest - 2011-6-16 19:57:00
沙哥,你的这种图片是通过什么软件做的?如果我在计算开始的时候并没有设置保存这些图片,最后每一时间步生成单独的case data文件后还能生成你这样的动态图片么?
faee0 - 2011-6-16 21:42:00
后处理动画采用的是tecplot,利用camtasia studio录屏生成的gif文件
liuguoguang555 - 2011-6-17 16:10:00
d流沙
最近搞动网格  真痛苦
qwy701 - 2011-6-18 9:01:00
哎,我的动网格就是过几秒后很难收敛呢。
A-One - 2011-6-30 10:34:00
沙哥总结的比较细致。初学动网格还得自己多看书多做基础案例多总结,尤其是简化模型。实际问题总是比较复杂,但总有一些特征可以用简单的模型反映出来,提取出这些特征,然后建立简化模型进行动网格分析,然后进行方法总结,并应用于复杂模型中,效果会比较好。个人体会。
一杯坦荡 - 2011-7-14 22:24:00
佩服佩服
叶无道1987 - 2011-7-17 11:35:00
沙哥的文章总是很有自己的看法
mceverything - 2011-7-18 11:04:00
不错,值得学习
jpengliu - 2011-7-18 16:09:00
看起来很牛叉啊 小弟还要继续努力学习
fjh - 2011-7-18 17:50:00
学习了
Jping_zai - 2011-7-19 20:39:00
感觉录下来不怎么清晰啊
xialinsheng - 2011-7-29 16:54:00
很不错哈,对于高速转动,发散哈
xyzlfc - 2011-8-19 20:18:00
学习啦!
sunshineing - 2011-9-30 9:52:00
加强学习中1
sunshineing - 2011-9-30 10:06:00
难啊
1中华1 - 2011-10-24 13:36:00
流沙是是个高手
785777169 - 2011-11-4 17:01:00
好难啊
wxm506 - 2012-2-7 16:31:00
大侠级别的牛人
huangji0591 - 2012-3-30 16:31:00
回复 1楼faee0的帖子

高手
啊啾 - 2012-4-9 23:19:00
谢谢   总结的很好
Burgeman002 - 2012-4-12 7:20:00
学习了
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