FLUENT中關于邊界和域的操作

仿真前處理（建模、網格、邊界標定），通常是一個慢工細活的過程，很容易出現疏漏或考慮不周的情況，如物理模型簡化不夠、仿真域劃分不合理等，這時返回修改會導致很大的工作量，造成一些麻煩。實際上，關于邊界和域的很多操作，也都是能夠在FLUENT中完成的，雖然不如前處理軟件那邊強大，特殊情況下也能夠解燃眉之急。

共包括以下十小節：

1、邊界分割（Separate Face Zones）

2、域分割（Separate Cell Zones）

3、刪除域（Delete Zones）

4、合并邊界或域（Merge Zones）

5、網格分割（Slitting Face Zone）

6、邊界融合（Fuse Fase Zones）

7、邊界延長（Extrude Face Zone）

8、添加域（Append Case）

9、禁用/激活/刪除域（Deactivate/Activate/Delete Cell Zones）

10、創建周期性邊界（Make Periodic）

詳細內容如下(原本臺式已使用2020R3版，特殊時期，筆記本作的演示，因而截圖為19.2版本界面)：

1、邊界分割（Separate Face Zones）

邊界分割（Separate Face Zones）用于將多個標定在一起的面（多個面標定在一個邊界名稱中）分割為各自單一的邊界面。如，劃分網格過程中，在進行邊界標定時，不小心將兩個應該單獨標定的面定義成了一個名字，在FLUENT（Boundary Condition項）中這兩個面就會顯示成為一個邊界，這時就可以使用邊界分割將這兩個面分開。

在FLUENT中分離邊界主要有四種分割方式：Angle（根據角度進行分割）、Face（根據面進行分割）、Mark（利用標記區域分割）、Region（利用區域分割）。其中Angle與Mark方式用得比較多。

例如上圖中，幾何比較規則，可使用角度進行分割。進入Mesh > Separate > Faces…子菜單，彈出Separate Face Zones面板，進行下圖所示設置。選擇options為Angle，設置angle角度為89°，選擇Zones為walls。說明：設置角度小于面法向夾角時，面會被分割成兩部分。例如面法線夾角為90°，因此設置89°可以將其分割。

完成后在Console窗口出現如下圖所示提示，創建了6個面。

然后可以在Boundary Condition中按需對邊界面進行重新命名。

2、域分割（Separate Cell Zones）

域分割（Separate Cell Zones）用于將計算域切割成多個計算域。

使用域分割命令，需要先標記一個區域。如下圖，使用子菜單Adapt >Mark/Adapt Cells >Region。

進入Setting Up Domian > Separate > Cells，進入Region Adaption面板。

在Region Adaption面板中，輸入標記區域坐標范圍，然后點擊Mark。

3、刪除域（Delete Zones）

使用Setting Up Domian >Zones > Delete，在Delete Cell Zones面板中對處理之后多余的域作刪除操作。

4、合并邊界或域（Merge Zones）

合并邊界或域（Merge Zones）是邊界分割和域分割的逆向操作，不過多解釋。在Multiple Types中選擇的是邊界面則為邊界合并，選擇域則為域合并。但對于邊界合并而言，僅能夠合并同一個域內的邊界，不能合并不同域內的邊界。

使用Setting Up Domian >Combine > Merge，進入Merge Zones面板。

如下兩張圖，Multiple Types中為wall，則為合并邊界。

如下圖，Multiple Types中為fluid，則為合并域。

注意：若整體模型中僅存在一個域，則Multiple Types中將不會再出現fluid選項，如下圖。

5、網格分割（Slitting Face Zone）

網格分割與邊界分割（Separate Face Zones）不同，不是將多個面分割為獨立的面，而是用于將一個內部面（interior）或耦合面（coupled wall）分割為兩個完全獨立且重合的面（wall）。例如，使用該命令對耦合換熱面作處理，可以將耦合面變成兩個獨立的面，就不再有熱量的傳遞了。

使用方式：將需要處理的面的類型修改為wall或interior，然后在TUI界面輸入mesh/modify-zones/slit-face-zone，然后回車，然后按提示輸入要處理的邊界面的ID或名稱，再回車，即可完成分割。

6、邊界融合（Fuse Fase Zones）

邊界融合是指將兩個物理上重合的面進行融合，形成一個內部面（interior）或耦合面（coupled wall），與網格分割的作用相反。

進入Setting Up Domian > Combine > Fuse…，進入Rotate Mesh面板。

7、邊界延長（Extrude Face Zone）

用于將模型上的某個邊界面向外拉伸，以延長流體域。比如出口有回流的問題，就可以在FLUENT中使用該命令延長出口段，避免直接修改模型再重新劃分網格導致的大量工作。

它有兩種操作方式：

（1）第一種方式

在TUI界面輸入mesh/modify-zones/extrude-face-zone-delta，根據提示輸入需延長的邊界面的ID或名稱并回車，然后根據提示輸入每一段拉伸長度（單位m），每輸入一個長度回車一次（不需再拉伸時不輸長度直接回車），最終拉伸長度為每段之和。

延長前圖

延長后圖

（2）第二種方式

在TUI界面輸入mesh/modify-zones/extrude-face-zone-para，根據提示輸入需延長的邊界面的ID或名稱并回車，然后輸入需拉伸的總長度，回車后依次輸入每一段的比例參數（比例參數從0一直到1，如0、0.1、0.2、……1，各段數字表示分別表示各段起點與拉伸起始面的距離占總長度的比例）。

8、添加域（Append Case）

若需要在一個案例中，同時讀取兩個網格文件，組成新的計算域。則可以使用Append Case的方式。

以下圖所示的旋轉周期性流場域為例（此處讀取的是兩個相同的網格，實際也可以不同），若所取流場區域偏小，如原本取了1/12，現想改為取1/6區域，除可在網格軟件中操作外，也可在FLUENT中實現。

FLUENT中操作示例：

（1）進入Setting Up Domian > Transfrom > Rotate（平移周期性網格則使用Translate），進入Rotate Mesh面板。

在Rotate Mesh面板中，設置旋轉角度、旋轉軸等參數，然后點擊Rotate完成原始網格的旋轉。

（2）進入Setting Up Domian > Append > Append Case File…，進入Rotate Mesh面板。

完成后如下圖所示。（3）對于復制域之后，兩域之間中間重合的面，則可使用邊界融合（Fuse Face Zone）命令作合并，使其變成內部面。兩個域以及其它邊界，也可以使用Merge Zones命令作進一步合并。

9、禁用/激活/刪除域（Deactivate/Activate/Delete Cell Zones）

可使用禁用域命令，禁用仿真模型中的某此域，使其不參與計算。后續需要其參與計算時可使用激活域命令還原。不需要再使用的域也可使用刪除命令清除。

10、創建周期性邊界（Make Periodic）

若在網格軟件中進行邊界標定時，沒有設定周期邊界（指沒有將邊界類型設定為periodic類型），也可以在FLUENT中作更改。在TUI界面輸入/mesh/modify-zones> make-periodic，根據分別輸入兩個邊界面的ID或名稱并回車，然后輸入yes或no確定邊界類型。

小結

說明：雖然建模、網格等前處理軟件工具中能夠完成的工作，很多也能夠在FLUENT中完成。但在前處理時，還是要需要仔細，畢竟在fluent中操作十分不不方便（不能直接對幾何進行操作），而處理軟件中效率高得多。有很多操作還需要借助TUI方式進行。