本文轉(zhuǎn)自安世亞太

 

---

前言

大多數(shù)CFD模擬都是采用生成具有局部區(qū)域細(xì)化和粗化的網(wǎng)格來(lái)計(jì)算的。這些經(jīng)過(guò)細(xì)化或粗化的區(qū)域確保有足夠高的分辨率，以準(zhǔn)確捕獲重要區(qū)域位置的結(jié)果，同時(shí)也使得總網(wǎng)格數(shù)量在可控范圍內(nèi)。

盡管這樣做是確保計(jì)算精度的一種很好的方法，但在某些領(lǐng)域，可能會(huì)有過(guò)多的細(xì)化導(dǎo)致較長(zhǎng)的求解時(shí)間或過(guò)少的細(xì)化導(dǎo)致較不精確的結(jié)果。

是否有一種方法根據(jù)求解要求自動(dòng)細(xì)化或粗化網(wǎng)格，以獲得最精確的結(jié)果呢？有，這就是所謂的自適應(yīng)網(wǎng)格。

視頻1.mp4

 

---

什么是自適應(yīng)網(wǎng)格？

自適應(yīng)網(wǎng)格劃分是一種基于求解對(duì)仿真網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化的方法。Ansys Fluent中的此方案使您能夠從非常粗糙的網(wǎng)格開(kāi)始，動(dòng)態(tài)細(xì)化高梯度區(qū)域。

動(dòng)態(tài)網(wǎng)格自適應(yīng)可與多面體非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格自適應(yīng)（PUMA）方法結(jié)合使用。PUMA不依賴任何模板進(jìn)行細(xì)化，這不會(huì)將此自適應(yīng)方法限制為特定的網(wǎng)格類型。網(wǎng)格經(jīng)過(guò)細(xì)化后也可以粗化。

在最新版本Ansys 2021 R2中，針對(duì)燃燒和多相流仿真的最佳實(shí)踐已嵌入到Ansys Fluent的網(wǎng)格自適應(yīng)設(shè)置面板中，從而：

• 減少高達(dá)70%的網(wǎng)格數(shù)

• 穩(wěn)態(tài)情況下最高可提高4倍的計(jì)算速度

 

---

自適應(yīng)網(wǎng)格燃燒模擬應(yīng)用

Sandia Flame D是一個(gè)富燃料湍流擴(kuò)散甲烷/空氣噴射火焰測(cè)試案例。在甲烷和空氣流入之間注入引燃火焰。使用兩種不同的粗網(wǎng)格進(jìn)行了兩次測(cè)試，以分析其精度和最終網(wǎng)格數(shù)差異。

網(wǎng)格自適應(yīng)程序自動(dòng)將關(guān)鍵區(qū)域的網(wǎng)格細(xì)化為L(zhǎng)ES級(jí)別的網(wǎng)格，包括反應(yīng)區(qū)、剪切層和再循環(huán)區(qū)。我們發(fā)現(xiàn)，與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相比，這兩種情況都顯示了準(zhǔn)確的結(jié)果。

Fluent的自適應(yīng)網(wǎng)格解決方案顯示，在一系列反應(yīng)流情況下，與非自適應(yīng)精細(xì)LES網(wǎng)格相比，總單元數(shù)減少了30-70%。

視頻2.mp4

 

---

自適應(yīng)網(wǎng)格多相流模擬應(yīng)用

網(wǎng)格自適應(yīng)也可用于幫助準(zhǔn)確有效地模擬多相模擬，如液體射流破碎模擬。流體體積（VOF）到離散相模型（DPM）混合多相模型與動(dòng)態(tài)網(wǎng)格自適應(yīng)結(jié)合使用。VOF模型跟蹤液氣界面，而DPM是一個(gè)單獨(dú)的解算器，用于跟蹤懸浮在歐拉相中的離散粒子。?

該VOF-to-DPM模型的核心是一種算法，該算法尋找從噴霧主體分離的液體團(tuán)塊，然后將其轉(zhuǎn)換為點(diǎn)質(zhì)量，以便進(jìn)一步跟蹤。這種方法使我們能夠不跟蹤較小液滴的界面，并減少了對(duì)非常精細(xì)網(wǎng)格的需要。

該混合模型的第二個(gè)重要部分是動(dòng)態(tài)網(wǎng)格細(xì)化和粗化。使用精細(xì)網(wǎng)格跟蹤界面區(qū)域，一旦確定要傳輸?shù)紻PM模型的blob，則會(huì)對(duì)局部網(wǎng)格進(jìn)行粗化，以保持單元數(shù)量可控。

視頻3.mp4

---