五十四、Fluent網格自適應詳細操作

1. 網格自適應介紹

Fluent提供了一種自適應網格技術,可以根據流場特征自動優化網格布局,提高計算精度和效率。在流場特征發生變化的位置上增加網格密度,以保證在這些區域內的計算精度,而在其他區域網格可以盡量粗糙,從而提高計算效率。

總而言之,網格自適應就是根據流場中的某些物理量自動調節網格,這樣既可以保證計算精度,還能夠提高計算效率。

2. 網格自適應界面

Domain → Adapt → Refine / Coarsen

五十四、Fluent網格自適應詳細操作的圖1

2.1 Adaption Controls界面設置

點擊Refine / Coarsen后就會進入Adaption Controls界面

五十四、Fluent網格自適應詳細操作的圖2

Refinement Criterion:網格細化標準,在此處選擇網格細化的標準,可以通過cell register設置,也可以通過表達式設置。

當某區域的某物理量達到設定的標準后,該區域網格就會細化加密。

Coarsening Criterion:網格粗化標準,在此處選擇網格粗化的標準,可以通過cell register設置,也可以通過表達式設置。

當某區域的某物理量達到設定的標準后,該區域網格就會粗化。

Maximum Refinement Level:最大細化水平,網格達到細化標準后,細化過程中網格的分裂級別。

默認值為2,對大多數問題都可適用。此值如果過大會導致網格數量過多。

Minimum Cell Volume:最小網格體積,用于對細化網格的限定。如果一個網格達到了細化標準,但其網格體積小于Minimum Cell Volume,則該網格也不會被細化。這保證了網格不能被細化的無限小,默認值為0。

Dynamic Adaption:動態自適應,勾選此選項時,Fluent在計算過程中會定時的檢查細化和粗化的標準,進行網格自適應。

如果不勾選,則只能進行手動的網格自適應,在計算一段時間后,設置好細化粗化標準,點擊Adapt

Frequency(iteration):與動態自適應匹配的選項,表示經過多少個迭代步會進行一次網格自適應。如果是瞬態計算,選擇時間步time step。

五十四、Fluent網格自適應詳細操作的圖3

 2.2 Advanced Controls界面設置

對于瞬態問題還會出現高級設置Advanced Controls

五十四、Fluent網格自適應詳細操作的圖4

Additional Refinement Layers表示附加的細化層數,即在達到細化標準的網格外附加幾層網格進行細化。

下圖從左到右分別表示Additional Refinement Layers的值為1、2、3

五十四、Fluent網格自適應詳細操作的圖5

Minimum Orthogonal Cell Quality:表示網格在細化過程中必須達到的最小正交質量。

Zone:對于多相流模型,會出現此選項。當你在Zone中選擇了部分的計算域,網格自適應只會在這下區域進行,而未被選擇的區域不會進行網格自適應。

List Criteria:單擊List Criteria,Fluent將會將要細化或粗化的單元格數量打印到控制臺

五十四、Fluent網格自適應詳細操作的圖6

Display options:對達到標準的粗化細化網格進行顯示設置,在Display Options-Adaption設置之后,單擊Display會有不同的顯示。

五十四、Fluent網格自適應詳細操作的圖7

Adapt:單擊Adapt,網格就會根據細化粗化標準進行自適應操作。如果不勾選Dynamic Adaption,則想要進行網格自適應,必須手動點擊Adapt。

3. 網格自適應標準設置

Cell Registers:可以以一定標準來對網格進行存儲,比如溫度等值線、與邊界接近的程度等。之前的文章我們使用過它對Region進行標記,然后patch。

五十四、Fluent網格自適應詳細操作的圖8

一般來說,我們都是根據物理量或物理量梯度來對網格進行自適應,因此Cell Registers中主要使用Field Variable對網格進行存儲。

Field Variable:通過流場中的物理量對網格進行存儲,也可對流場中的物理量進行一定的推導,如求解物理量的梯度,對物理量進行放縮處理等。

五十四、Fluent網格自適應詳細操作的圖9

Name:網格存儲器的名稱,隨便設置一個名字即可

Field Value of:選擇用于存儲網格的物理量標準,與后處理云圖相同

Compute:單擊計算,會在Min/Max顯示流場中物理量的數值。

Save:存儲符合Type范圍的物理量

Save/Display:存儲符合Type范圍的物理量,同時在界面中顯示出來。下圖中粉色部分即為存儲的網格。

五十四、Fluent網格自適應詳細操作的圖10

Type:存儲網格的類型,可以根據最大值最小值進行存儲、也可以存儲一定物理量范圍的網格

五十四、Fluent網格自適應詳細操作的圖11

   a. Min/Max Value Cells:只存儲物理量的最大值和最小值

Cells in Range:存儲一定物理量范圍的網格,Iso-Min表示范圍的最小值,Iso-Max表示范圍的最大值

五十四、Fluent網格自適應詳細操作的圖12

   b. Cells Less Than:存儲小于設定值的網格

五十四、Fluent網格自適應詳細操作的圖13

   c. Cells More Than:存儲大于設定值的網格

   d. Cells Outside Range:存儲設定值范圍之外的網格,與Cells in Range剛好相反

五十四、Fluent網格自適應詳細操作的圖14

五十四、Fluent網格自適應詳細操作的圖15

   e. Top Value Cells:存儲物理量范圍內前百分比的網格,以最大值為標準

五十四、Fluent網格自適應詳細操作的圖16

   f. Low Value Cells:存儲物理量范圍內后百分比的網格,以最小值為標準。

五十四、Fluent網格自適應詳細操作的圖17

Derivative Option:對物理量進行部分的推導

   a. None:不進行任何操作,以物理量作為存儲網格的標準

   b. Gradient:以物理量的梯度作為存儲網格的標準

五十四、Fluent網格自適應詳細操作的圖18

   c. Curvature:以物理量的曲率作為存儲網格的標準

五十四、Fluent網格自適應詳細操作的圖19

Scaling Option:對物理量進行一些縮放、歸一化等設置

   a. None:對物理量不進行任何設置

   b. Scale by Global Average:以全局平均值對物理量進行放縮,全局平均值為1

五十四、Fluent網格自適應詳細操作的圖20

   c. Scale by Zone Average:以計算域平均值對物理量進行放縮,計算域平均值為1。如果只有一個計算域,同Scale by Global Average

   d. Scale by Global Maximum:以全局最大值對物理量進行放縮,全局最大值為1

五十四、Fluent網格自適應詳細操作的圖21

   e. Scale by Zone Maximum:以計算域最大值對物理量進行放縮,計算域最大值為1。如果只有一個計算域,同Scale by Global Maximum

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