1 概念介紹

這次我們做一個比較復雜，同時也是比較實用的案例-網格重構。網格重構(Remeshing)方法是動網格常用的方法，一般會和彈簧光順方法及擴散光順方法相結合使用。當網格變形達到一定的程度后，網格會發生重構。

2 使用條件

使用條件：

1） 網格重構適用于較大變形的運動，相較于光順方法，變形更大

2） remeshing方法一般會和光順方法共同使用。

3） 網格重構可分為多種方法，其中不同的方法適用于不同的網格類型。

注意：若所使用的方法與網格類型不匹配，則不會產生動網格的效果。如在二維四邊形網格中使用Local cell，即便設置正常，代碼正常，網格也不會運動。

                                                                                           

3 模型描述

本例的模型為一個正方形區域內有一個類圓形物體circle，如圖所示。正方形外壁的四個面保持不動，內部的物體命名為circle，其在正方形內繞正方形中心做橢圓公轉，同時自身還以一定的角速度自轉。

 

如圖，為其運動軌跡圖。

其公轉周期為1s，設長軸a=5m，可求得軌跡方程，對軌跡方程求導可得到速度方程為

 

其自轉周期為1s，則自轉角速度為ω=2π。由此可對運動方程進行代碼編寫。

 

 

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和Remeshing后，點擊Settings，出現Smoothing方法和Remeshing方法的設置頁面

 

Smoothing頁面

在Smoothing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。詳細設置可參考文章二十三。

 

Remeshing頁面

Mesh Smoothing Parameters參數設置保持默認即可，進入Remeshing頁面。

 

 

Remeshing Methods：勾選Local cell。適用于二維模型內部三角形網格。由于邊界不發生變形，故不必設置deforming邊界

 

Parameters：參數設置，此設置決定了網格重構的標準。具體如下：

 

Min length scale：表示網格小于這個值開始重構網格

Max length scale：表示網格大于這個值開始重構網格

Max Cell skewness：最大偏斜程度，表示網格偏斜程度大于這個值，開始重構網格

Size remeshing interval：表示經過幾步進行判斷網格尺寸，從而重構網格策略

 

如果網格重構過程中，出現較小的網格，可以將Min length scale的值增大；如果出現較大的網格，可以將Max length scale的值減小。如果網格質量不好，可以將Max Cell skewness值減小。

 

 

為了獲取上述參數參考依據，可單擊Mesh scale info，

Mesh scale info：單擊得到目前網格的相關信息，酌情對應輸入。

Reset/Default：單擊后，可用于設置默認參數，然后在各項中更改。

 

使用上圖的數據，單擊OK，回到Dynamic Mesh頁面。

 

Dynamic Mesh Zones：

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

 

Circle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，導入鏈接資源中的Chapter24.c UDF，選中此UDF，其他均保持默認，單擊Create，則在Dynamic Mesh Zones欄下出現Circle。

 

由于circle自轉，需要定于自轉中心。在Center of Gravity Location輸入坐標(4，-2.5)，表示circle繞自身的圓心自轉。

 

8 查看動網格

在Task Page頁面單擊Preview Mesh Motion，設置時間步數為200，時間步長為0.005s，顯示頻率為1。

 

文章創作不易，從建模到畫網格，再到編寫代碼、畫示意圖都是我一點點摸索出來的，一篇原創文章可能要花費一天多的時間。希望對大家有用的話，能夠分享、在看、點贊支持一下。

 

 

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