动网格

①进行动网格演示时，首先设置为transient;

②动网格预览：display zone motion---preview mesh motion;预览之后不保存，重新打开才能恢复原样； ③问题:

出现负体积：如果有error前有warning,仔细查看；

第一章 理论基础

1.1 网格生成方法比较 1）铺层layering

计算区域进行扩张和收缩时，网格进行合并或删除； 特点：

①网格的增加或删除是一层一层进行的；

②适用于四边形、六面体和三棱柱网格，不适用于三角形、四面体网格； ③常适用于边界线线性运动；

2）弹性光顺spring smoothing

计算区域进行扩张和收缩时，网格和节点像弹簧一样被拉伸和压缩（接近运

动的地方压缩严重）；

特点：

①节点数量和链接关系不发生变化； ②如果变形幅度过大，网格会高度扭曲；

③适用于三角形、四面体网格，也适用于四边形、六面体和三棱柱网格；

3）局部重构local remeshing

计算区域进行扩张和收缩时，会自动重构扭曲或尺寸过大的网格，以满足要

求；

①节点的数量和链接关系会发生变化；

②适合大变形、大位移；仅使用与三角形网格和四面体网格； ③常和spring smoothing联合使用；

1.2 边界运动 1.2.1 in-cylinder

对于类活塞运动，fluent集成了气缸（in-cylinder）模型；dynamic

mesh---option---in cylinder;

1)常用参数

Crank radius:曲柄半径；connecting rod length:连杆半径；

(1)通过设置起始、终止角度、曲柄、连杆半径，调整指定边界运动范围； 设置crank angle step size,调整边界运动速度；

设置起始、终止角度、piston axis方向，调整边界运动的方向；

2）指定运动区域

Dynamic mesh zones---creat/edit;

Zone name---选择gambit中指定的运动边界； Type---rigid body；

Motion attributes---选择piston-full(motion udf/profile)---指定活

塞轴方向(piston axis); 设置h_ideal(meshing option---cell hight);

1.2.2 profile

对于预先指定的运动，可用profile来描述； 1）define---profile---read;后缀名为prof;

1.2.3 六自由度模型

对于物体运动和流体作用力耦合的计算问题，可以使用六自由度模型；

1.2.4 udf 1.3 变形的指定 1.3.1 deforming

1)边界上的节点，默认情况下是静止的（既不弹性光顺也不局部重构）； 在smoothing时，如果将边界设置为deforming，则边界上的节点会做类似

内部节点的运动和生成；

2)deforming的变形形式

(1)面板中只能定义cylinder和plane类型的变形； 如果边界复杂，则需要用DEFINE_GEOM来定义形状； ①cylinder：

2d：轴不能是z轴，其实成了一个矩形，定义的边界沿着两条直线变形； (2)对于边界沿直线变化，用layering时不需要定义deforming;但是沿曲线

变化则需要用deforming的udf（如扇形网格中的圆弧）；

3）变形原理

第二章 铺层

2.1 参数设置

Hight based:铺层形成的网格在同一层内高度相同；

Ratio based:同一层网格高度可能不同，但是不同位置处不同层网格高度比

相同（移动边界为斜直线或曲线时常常出现）；

Split factor:相邻网格的高度为h_ideal,当网格高度h> (1 + split factor) * h_ideal时，一层网格被分成两层网格；

Collapse fator:当网格高度h < collapse factor * h_ideal时，该层网

格与相邻网格层合并；

2.2 运动形式

1）静止stationary

2)刚体运动rigid body motion 3)变形deforming

4)用户自定义user-defined

2.3 区域优先级

1）运动优先级 静止区域:高； 面区域：中； 单元区域：低； 2）以活塞向上运动为例

活塞边界（wall_down）为面区域，fluid为单元区域；

如果指定wall_down为rigid body，则网格在wall_down运动的地方进行铺

层；

如果指定fluid(或者interior和其他边界)为rigid body,指定wall_up为

stationary,则网格在顶部进行铺层；

2.4 边界条件的继承性

第三章 弹性光顺

3.1 参数

3.1.1 convergence tolerance（收敛容差）

1）收敛容差和迭代步数，默认值在一般情况下都比较适用；

2）在迭代过程中，节点当前一次迭代位移与第一次迭代位移之比作为收敛

控制参数，当其小于设定的收敛容差时，迭代停止；

在一定迭代步内不能达到规定的收敛容差，也需要停止迭代，防止死循环；

3.1.2 spring constant factor

弹性常数主要控制内部节点相对于运动边界的位移变形；范围0-1； 默认为1，此时网格在活塞（运动边界）变形明显，远离活塞变形不明显，

网格仅局部变化，插值过程少，但是网格拉伸扭曲大时，也会影响计算精度；

为0时，运动边界几乎影响到所有边界，网格全局变化，需要全局插值，影

响计算精度；

3.1.3 laplace node relaxation

节点松弛因子：内部节点位移对变形边界（deforming）节点位移的影响程

度；范围0-1；默认1；

先在dynamic mesh zones---meshing option---smoothing

methord---laplace,然后在smoothing设置该参数才会起作用；

为1，内部节点充分影响到变形边界节点运动； 为0，不影响，相当于没有设置deforming变形；

3.2 smoothing用于其它类型网格

Smoothing一般用于三角形和四面体网格，但也可以用于其他类型的网格； 设

置

：

mesh

method---setting---smoothing---parameters---element---all;

第四章 局部重构

4.1 remeshing基本特点

1）当网格的扭曲率或者尺寸超过用户规定范围时，网格被重构； 2）适用于三角形和四面体网格，网格节点和数量都发生改变； 3）remeshing一般和smoothing结合使用；

4）适用于大位移大变形，比如转动和平动结合的运动；

4.2 remeshing算法 4.2.1 remeshing算法流程

1）标记网格 参数：

Minimum length scale,maxmum length scale，maxmum cell skewness; 标记出尺寸超出最小最大范围的网格，以及扭曲率超过给定值的网格； Size remeshing interval:每几个时间步进行一次网格重构； Mesh cell info可以查看当前网格的信息； 2）标记的网格被删除形成空穴；

3）求解器使用一系列重构方法，进行区域填充； 4）将物理量在重构的网格上进行插值；

4.2.2 算法

1）面网格重构：

(1)Region face remeshing:区域面网格重构；

一般定义最小网格尺度是平均尺度的0.4倍，最大尺度是平均尺度的1.4倍；

(2)local face remeshing:局部面网格重构；

完全基于网格的扭曲率；

不能重构那些同时属于多个变形区域的面网格； 设置：

首先mesh moethods---setting---选中local face---设置face skewness; 然后dynamic mesh zones---meshing option---remeshing method---勾选

local;

(3)2.5Dface remeshing:2.5维度面网格重构；

见例9，虽然是三维网格，但是重构仅仅涉及一对表面，故为2.5d； 设置：Remeshing---2.5d---设置参数即可； 对于2.5为cell hight没什么用；

4.2.3 remeshing参数

1）Size remeshing interval(SRI)

:通过网格尺寸控制网格重构的频率；

每一个时间步，fluent都会根据扭曲率进行标记网格，并决定是否重构:如

果扭曲率超标，进行重构；如果扭曲率不超标，且达到SRI的间隔，且最小最大尺寸超标，则也进行重构；

网格扭曲率对计算的影响大于网格尺寸；

SRI较大时，网格重构主要受扭曲率控制，SRI较小时，网格重构受扭曲率

和尺寸共同控制；

2）maxmum cell skewness

二维:0.6-0.7； 三维：0.85；

4.3其它 4.3.1 时间步长

动网格预览时的时间步长的选取： 1）基于网格尺寸和运动速度： Deta_t < min_scale / max_velocity;

4.3.2算法技巧

动网格的时间步长要足够小，每一次移动网格应该小于最小网格尺寸的一半；光顺方法的结合可以适当增加时间步长；

如果移动幅度已知，最好将区域划分，减少计算；

4.4 sizing function尺寸函数 4.4.1 说明

1）功能:

尺寸函数用于控制重构过程中网格的分布，使网格变化更加均匀； 尺寸函数在运动边界处约束网格，使其维持在一个较小的尺度，在远离运动

边界处，逐步将其增大；

运用尺寸函数时，fluent自动标记出网格尺度大于当地尺寸函数值的网格；

尺寸函数仅用于网格标识，并不在重构过程中控制网格尺寸；

2）fluen重构网格步骤

（1）标记扭曲率大于maximum cell skewness的网格；

(2)如果time = SRI * deta_t,标记出长度尺度小于minmum scale length

和大于maxmum scale length的网格；

(3)如果打开了sizing function，标记出不满足当地尺寸函数的网格； (4)对标记网格进行重构；

(5)如果打开了smoothing(推荐打开),进行光顺；

4.4.2参数

1）resolution：

分辨率，控制背景网格的密度； variation：

变化量，最大允许网格尺度的量度； Rate:

变化率，网格成长率的量度；rate=0,意味着线性增长，rate越大，表明边界处网格生长越慢，内部网格生长越快；

2）设置

fluent会自动生成variation和rate,默认参数就行；

4.4.3 技巧

1）以等高线显示尺寸函数分布：

初始化流场---输入：/solve/set/expert---keep temporary memory be

no)---graphics and

freed?[no]yes(这一个打开，其它全为

animation---countours---adaption---background size function;

4.4.4 原理

1）[me]fluent将当前网格边长代入尺寸函数进行计算，如果大于标准值，

则标记出来；

标准值：由标准网格尺寸代入求解；

标准尺寸deta_s：二维，与网格等面积的三角形网格边长；三维，等体积的

四面体边长；

第五章 其它

5.1耦合运动6DOF 5.1.1 概念

用in-cylinder或者profile定义的运动一般是预知的；而6DOF求解器可

以计算运动与流场耦合的运动

5.2.2 设置

1)原理

6DOF是将每一个时间步的速度角速度进行积分得到当前位置和角度的； 2）设置

首先：在dynamic mesh中勾选6DOF---setting设置重力加速度； 然后：rigid body---motion attributes---six DOF option勾中on；

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