滑移网格与动网格.ppt
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1、滑移网格,滑移网格应用,模拟相对滑动区域之间的非稳态相互作用,滑移网格应用举例,Two Passing Trains,Rotor-Stator Interaction,Blower,滑移网格技术,滑移网格界面形状,滑移网格要求,相对滑动的单元区必须是一个单独的区域(zone) 滑移界面必须由两个面域(face zone)构成,分别属于界面两侧的单元区域(cell zone) 滑移界面没有法向流体运动 建立界面之前,设置好周期域,滑移网格模型设置,设置非稳态计算相关参数 设置滑移边界条件 将滑移面的边界类型设为界面(interface) 将运动单元区的运动类型(Motion Type )设为Mo
2、ving Mesh并设定相应的移动速度. 在Grid Interfaces面板中定义界面,定义滑移网格界面(Interface),Define - Gid Interfaces,滑移网格注意事项,保存初始case文件,data与case文件同时保存 保存前删除界面,读入时再重新创建 对于不同区域之间有强烈相互作用的问题,由多参考系初始计算转入滑移网格计算: Grid - modify-zones - mrf-to-sliding-mesh,滑移网格的后处理,绝对速度与相对速度 穿过界面的等值线可能显示不连续,动网格,Fluent对移动边界问题的处理,旋转坐标系 单旋转坐标系 多旋转坐标系(多参
3、考系) 混合平面模型 滑移网格 动网格,动网格应用,模拟流体中的运动物体或移动界面 膨胀中的气球 液滴的蒸发 内燃机缸内活塞运动 子弹出膛过程 火箭级间分离 阀门的开启与关闭过程 心脏的跳动 鱼的摆尾游动,动网格守恒方程,时间项:,滑移网格:,动网格算法,结构动网格 刚性运动网格:网格与物体一起作刚性运动 超限插值(transfinite interpolation):网格在每一时间步由超限插值代数生成 重叠网格:区域共享 滑移网格,超限插值,动网格算法,非结构动网格 刚性网格 重叠网格 网格重构(remeshing):每个时间步重新生成网格 变形:保持拓扑结构不变,重新分配节点 弹簧光顺(s
4、pring smoothing) 基于Delaunnay背景网格的映射与回插 变形与重构相结合,变形/重构混合动网格,Fluent动网格算法,光顺法(Smooting) 弹簧光顺法 Laplacian光顺 边界层光顺 动态铺层法(dynamic layering) 网格重构(remeshing ),弹簧光顺,网格节点之间视为弹簧联系 弹簧系统的平衡态即为优化后的网格分布,弹簧光顺,弹簧光顺法的网格类型,四面体(3D)或三角形(2D) 满足以下条件的非四面体或非三角形网格 运动物体的边界只沿一个方向运动 运动方向沿边界法向 其它类型网格: Define - models - dynamic-me
5、sh-controls - smoothing-parameter - spring-on-all-shapes?,Laplacian光顺,将节点置于其周边节点的几何中心,边界层光顺,使边界层网格适应运动边界的变形,保持边界层网格的拓扑结构,动态铺层法,在运动边界加/减网格单元层 适用网格类型:六面体,棱柱、楔形 网格单元层融和或劈裂准则:,动态铺层法,铺层方法 保持高度 保持比例,动态铺层法的注意事项,运动边界网格必须是楔形、六面体或四边形(2D) 单元层边界必须是单侧面域(one-sided face zone),如果是双侧壁面(double-sided wall),必须将其撕裂为两个单侧
6、壁面 不能与悬挂节点网格自适应联用,动态铺层法的注意事项,内部边界的两个面均进行铺层 与运动边界相邻的边界必须是“滑移界面(sliding interface)”,重构法,合并变形严重的网格,再重新划分 网格类型:三角形或四面体 重构方法 局部重构法(local remeshing ) 局部面网格重构( local face remeshing ) 面域重构(face region remeshing) 2.5D表面重构(2.5D surface remeshing),局部重构法(local remeshing ),用以下准则对网格单元标记,然后重构 偏斜度 最小或最大网格单元尺寸 尺寸函数(
7、size function),面域重构(face region remeshing),对变形边界上的网格重新划分 基于最大或最小尺寸 网格类型:三角形或四面体,仅适用于3D流动 基于偏斜度 不能重构多个面域 使用条件 三角形网格单元 不能跨域重构 不能与悬挂节点网格自适应联用,局部面网格重构(local face remeshing),2.5D表面重构(2.5D surface remeshing),仅用于3D向外挤出的几何结构 类似于2D面网格重构,单元区域的重构基于三角面网格的重构 用以下准则对网格单元标记 偏斜度 最小或最大网格单元尺寸 尺寸函数(size function),2.5D表
8、面重构(2.5D surface remeshing),基于尺寸函数(size function)的重构,尺寸函数与背景网格,背景网格的尺寸函数:,基于尺寸函数(size function)的重构,尺寸函数与背景网格,实际网格的尺寸函数:,重构准则,基于尺寸函数(size function)的重构,基于尺寸函数(size function)的重构,基于距边界的距离和边界单元的尺寸对网格单元进行标记,Feature Detection,网格更新过程,根据模型参数和网格单元类型自动更新 特殊情况 并行计算重构之后的网格与串行计算有差别 存在多个薄层传导区域(shell conduction)动网格
9、更新会很慢,运动物体描述:刚体运动学,刚体质心与刚体方位角:,刚体上任一点的运动:,Fluent运动物体描述方法,Profile 时间 曲轴转角 位置坐标(x,y,z) 线速度(vx, vy, vz) 角速度(x, y, z) 方位角(x, y, z) UDF DEFINE_CG_MOTION,Profile文件格式,用户手册7.26节,Profile类型,Point Line Mesh Radial Axial,动网格UDF,DEFINE_CG_MOTION:center of gravity motion DEFINE_GEOM:geometry deformation DEFINE_GR
10、ID_MOTION:grid motion DEFINE_SDOF_PROPERTIES:properties for Six Degrees of Freedom (SDOF) Solver,DEFINE_CG_MOTION,DEFINE_CG_MOTION,#include “udf.h“ static real v_prev = 0.0; DEFINE_CG_MOTION(piston,dt,vel,omega,time,dtime) Thread *t; face_t f; real NV_VEC(A); real force, dv; /* reset velocities */ N
11、V_S(vel, =, 0.0); NV_S(omega, =, 0.0); if (!Data_Valid_P() return; /* get the thread pointer for which this motion is defined */ t = DT_THREAD(dt);,force = 0.0; begin_f_loop(f,t) F_AREA(A,f,t); force += F_P(f,t) * NV_MAG(A); end_f_loop(f,t) /* compute change in velocity, i.e., dv = F * dt / mass vel
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- 滑移 网格
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