1概念介紹

文章二十一、文章二十二分別介紹了動網格的Layering方法和彈簧(Spring)光順方法，這篇文章我們來介紹一下擴散(Diffusion)光順。

 

2基本原理

原理：擴散光順方法與彈簧光順原理上不同，它使用擴散方程進行網格的拉伸或壓縮。如下圖，其中γ為擴散系數，會對網格運動產生影響。

 

對于邊界距離

 

對于網格體積

 

當不勾選remeshing選項時，不會發生網格重構，因此節點個數及連接關系并不會改變，只是改變了節點的相對位置。

 

使用條件：可適用于任意的網格類型；光順方法一般會和remeshing方法共同使用。擴散光順的方法相較于彈簧光順適用于大變形。                                                                         

3模型描述

本例的模型與文章二十二相同，如圖所示。模型有四個面，分別為底面(bottom)、上面(top)、左側面(left side)和右側面(right side)。其中top面保持不動，bottom面以-0.01m/s的速度沿z軸的負方向運動，內部網格隨著底部邊界運動而被壓縮，但網格節點并沒有合并或分離。

 

4 導入網格

使用Workbench打開工程文件，文件在本文末尾鏈接資源內。

 

 

5 Scale網格尺寸

Scale修改網格尺寸。如圖所示。

 

確保計算域尺寸是我們所需要的。

 

6 設置求解器

由于網格運動是隨時間進行的，因此動網格技術必須為瞬態模擬。將計算工況設置為瞬態。其他求解器設置可根據具體工況進行選擇。

 

7 設置動網格模型

在模型樹下雙擊Dynamic mesh，此時Task Page下頁面如圖

 

勾選Dynamic mesh，勾選Smoothing后，點擊Settings，出現Smoothing方法的設置頁面

 

點擊Advanced，出現Mesh Smoothing Parameters參數設置選項。

 

 

Diffusion Function：

用于定于擴散函數，有兩個選項Boundary distance和Cell volume，當選擇某一選項時，在Diffusion Parameter輸入參數，從而來定義擴散函數。其中Boundary distance和Cell volume表示的是邊界距離和網格體積，其擴散函數如下。

對于邊界距離

 

對于網格體積

 

兩者區別主要是邊界運動擴散到內部網格的方式不同。無特殊要求，可任選一種進行擴散。

Diffusion Parameter：

用于指定擴散參數，所指定的參數就是上述兩個公式中的α，通過改變α的值可改變擴散系數γ，從而影響擴散。

 

當α取為0時，γ=1，表示均勻擴散。邊界的運動能夠均勻擴散到其他網格上。當α增大時，γ增大，使得擴散更遠。一般α取值在0-3之間。

 

一般只需設置Diffusion Function和Diffusion Parameter，其他設置保持默認。

 

 

AMG Stabilization：

指定光順網格的具體算法，保持默認即可

 

Maximum Number of Iterations：

最大迭代步數，默認值為50。保持默認即可

 

Relative Convergence Tolerance： 

收斂相對殘差，默認為10^-10

 

Verbosity：

用于指定是否在控制臺輸出光順方法的殘差，1表示輸出，0表示不輸出。

 

Generalized Boundary Distance Method：

只在擴散函數選擇邊界距離時才可用，上述公式中的d為標準距離，當勾選此選項時，d發生改變，被稱為“generalized” boundary distance。保持默認即可。

 

Smoothing From Reference Position：

從參考位置進行網格光順，對于周期性網格效果較好

 

 

Dynamic Mesh Zones：

單擊Dynamic Mesh Zones下的Create/Edit，彈出如下窗口

 

bottom邊界：剛體邊界；Zone Names選擇bottom；Type選擇Rigid Body；Motion Attributes下只需要定義Motion UDF，導入文章二十二的UDF，選中此UDF，其他均保持默認，單擊Create，則在Dynamic Mesh Zones欄下出現bottom。

 

 

Right side：變形邊界，Zone Names選擇Right side；Type選擇Deforming；Geometry Definition下Definition選擇Faceted，定義變形邊界；

Left side：與Right side保持相同的設置。

 

8 查看動網格

在Task Page頁面單擊Preview Mesh Motion，設置時間步數為100，時間步長為0.1s，顯示頻率為1。

 

Diffusion Parameter=0

 

Diffusion Parameter=3

 

 

源文件鏈接：

鏈接：https://pan.baidu.com/s/1F7_6tXrUmFf77b-zkwFG_Q

提取碼：84oj

 

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