Fluent網格自適應功能

CFD流體分析

2022年4月20日 17:27

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1. 網格自適應技術概述

Fluent中的網格自適應技術可以允許我們根據數據計算結果來修改網格梳密布置或網格走向。

1.1 優點

運用自適應法完善網格，在網格中如果你需要可以增加網格單元，這樣使你更精確地計算流場的特性。當你正確地用了網格自適應方法，那得到的網格對流體計算是最優的，因為這方法能確定哪里加入了有更多網格單元。

1.2 使用準則

表面網格必須足夠的好來為表征一些重要的幾何特征。
初始網格應該有足夠多的網格單元來捕獲流場的關鍵特征。
在進行網格自適應前應該是一個合理收斂的結果。
網格自適應技術一般用于計算的中間，算著覺得某個部分不太好，用這個技術提高一下質量，繼續算。
差的自適應操作可能會產生不利的效果。
在進行自適應過程前，建議先建立case文件和data文件。這樣，如果產生不理想的網格，你還可以用保存了的文件來重新開始這過程。

2. 網格自適應技術類型

2.1 邊界自適應（Boundary Cell Registers）

如果在邊界上要求更多的單元，就可以采用邊界自適應來實現。邊界自適應函數允許你在選定的邊界區域附近標記或細化單元。因為流體相互作用常常出現在這些區域，比如在靠近避免的邊界層有很大的速度梯度，所以它可以在靠近一個或多個邊界域進行網格細化。
邊界自適應有三種不同方法:

邊界自適應是根據單元離開邊界的距離來確定單元數目
邊界自適應是在單元離開邊界的垂直距離基礎上
邊界自適應是在目標邊界體積和增長因子的基礎上
可以通過邊界命令的選擇方式，通過cell distance(網格的層數)進行選擇。也可以通過normal distance(以選定邊界為起始點的距離)，還可以通過volume distance(以選定邊界的體積范圍)三種方式通過邊界選擇細化區域。

2.2 區域自適應（Region Cell Registers）

區域自適應函數是在一個通過鼠標或文本輸入坐標方式定義的內部或外部區域中標記或細化網格。目前，可細化或標記的網格可以是內部或外部的一個六面體(或在二維中的四邊形)，一個球形(在二維中是圓形)或圓柱。基于區域的標記或自適應特征對直覺要求好的計算結果的細化區域(比如鈍體流場的尾流區域)是特別有用的。

2.3 梯度自適應（Field Variable Cell Register）

在網格自適應過程中，經常利用求解得到的流場變量作為網格粗化或者細化的度量標準。舉個栗子來理解一下，計算某個模型，算到中間發現某個地方壓力突變較大，這時候就可以使用壓力梯度自適應的方法將網格細化。

2.4 Y+/Y*自適應

由于當創建網格時，規定近壁處計算要求常常是很困難的，所以在計算過程中和自適應提供了能細化和粗化沿壁面的網格的能力。可以通過Y+或Y 的范圍來細化局部區域，一般在流體耦合計算時常用。
這方法用來在規定的粘性流體壁面區域的邊界網格單元上計算y和，并且標記和(或)調整合適的網格單元。小于最小允許域值的y+或y值的單元就會被做標記粗化，大于最大允許域值的或值的單元就會被做標記細化(除非已經沒有能力粗化或細化)

2.5 體積自適應（Volume Cell Registers）

基于體積大小來標記或調整網格方法是在去掉大網格或為全球調整網格上最常見的的一種方法。這過程就是來對比規定域值更大的體積的任何一個細化單元做細化標記。
基于改變單元體積變化的網格標記或調整是用了改善網格的光順性。這過程對比規定域值更大的體積的任何一個細化單元做細化標記。通過在面或該面與鄰面之比率循環來計算體積變化。

3. 案例介紹

3.1 梯度自適應

模型樹窗口找到Cell Registers，鼠標右鍵點擊，選擇new，選擇field variable，彈出field variable設置窗口
自行定義名字
Gradient of 選擇自己關系的變量，比如pressure
Type中常用的就是cells in range(在一個范圍內選擇)，cells less than(比某個值小)，cells morn than(比某個值大)，根據需求自行選擇
Derivative option里有Gradient(階梯)curvature(曲率)none(無)，選擇Gradient
Scaling Option 選擇none即可
compute，會發現min和max會顯示最大最小值
在cells having value more than 中填一個介于最大值和最小值之間的值，具體填多少，根據自己的案例進行思考
save/display
Domain–Adapt下拉–refine/coarsen–彈出網格自適應控制窗口

介紹一下這個子單元模塊的內容:
Refinement Criterion(細化準則)
Fluent用來確定何時細化網格的準則。此標準可以基于單元格寄存器值或表達式。使用下拉菜單選擇方法
Coarsening Criterion(粗化標準)
Fluent用來確定何時對網格進行粗化的準則。此標準可以基于單元格寄存器值或表達式。使用下拉菜單選擇方法
Maximum Refinement Level(最大的細化程度)
控制在自適應期間用于網格劃分的細化級別的數量。
Minimum Cell Volume(最小網格體積)
限制要細化的單元格的大小。即使單元格標記為細化，如果其單元格體積小于此閾值，也不會細化
Dynamic Adaption(動態適應 )
啟用自動適應，從而Fluent自動適應網格的基礎上提供的設置，而解決方案的進展。Frequency (time-step | iteration)(頻率(時間步長|迭代))，允許指定兩個連續的自動網格適應之間的迭代次數或時間步長，這取決于您是執行穩定狀態解決方案還是依賴于時間的解決方案，以及您所使用的解決方案。
Manage Cell Registers
可以在這里對之前設置的區域進行查看與刪除。