fluent中不同計算域連接方式的區別

Fluent里對不同的區域間的有以下幾種邊界類型，interior，interface，mixingplane，及coupledwall。一下是本人一些粗淺的認識。

這幾種邊界類型作為不同zone之間的界面，其最大的區別應該在于不同區域在這些邊界上的數據交換方法的不同，當然根據選用的模型，網格等條件，他們的使用范圍也有所不同。

Interior：interior首先是一個單個的邊（edge，2d）或者面（face，3d），就是說在同一位置上只有它一個線或面。在劃分網格時為了減小網格劃分的難度或者用特定的網格形狀和劃分方法，常常需要對所要劃分的計算區域進行分區。這時分區所用的線或者面如果沒有定義邊界條件，在導入fluent后會被默認為interior。計算時，interior和其他的網格一樣處理。

Interface：interface是不同計算區域間數據交換的一個媒介。需要在DEFINE-interface里對屬于不同計算區域的一對interface類型的邊界進行定義。不同的zone的交界面或者對于大型復雜的幾何體進行的分塊劃分的網格間merge時都需要interface進行銜接。Interface有一對分別屬于不同計算區域的edge或者face。網格在這兩個edge或者face上即可以是conformal也可是non-conformal（即兩個邊或面上的網格節點是否重合）。一般為是non-conformal的居多。被定義為interface的一對edge或者face可以完全重合也可以部分重合。Fluent計算重合部分的相互作用，在重合的部分形成interior，不重合的部分生成edge，如下圖所示：

Fluent在計算通過interface的通量時，利用二者相互作用產生的interior處的face而不是每個interfacezone的face。此外對于non-conformal interface fluent在計算時有兩種算法，triangularface approach和virtual polygon approach。較前的版本只有前一種算法。后一種算法更穩定。

Interface的使用有一些限制：首先相鄰的兩個interface zone的幾何形狀應該相同。特別是有sharpcorner或者網格的曲率較大時。相鄰兩個interface zone的網格尺寸相差不能太大，最大不超過相鄰的cellsize。

一個cell zone不能與大于一個以上的nonconformal區域形成interface，為達到生成interface的目的，可以將該cellzone劃分成幾個區域分別生成interface。

If you create a single grid with multiple cell zones separated by anon-conformal boundary, you must be sure that each cell zone has adistinct face zone on the non-conformalboundary. 

The face zones for two adjacent cell zones will have the sameposition and shape, but one will correspond to one cell zone andone to the other. It is also possible to create a separate gridfile for each of the cell zones, and then merge them as describedin Section 

All periodic zones must be correctly oriented (either rotational ortranslational) before you create the non-conformalinterface. 

Periodic non-conformal interfaces must overlap exactly. That isthey need to have the same rotational or translational extent andalso have the same axial extent. This is not true for interfaces ingeneral, where a wall zone is created for non-overlappingregions. 

For 3D cases, if the interface is periodic, only one pair ofperiodic boundaries can neighbor theinterface. Periodic interfaces require conformalperiodics adjacent to it. For example, when you calculate just onechannel and blade of a fan, or turbine, etc., you must haveconformal periodics on either side of the interface threads. Thiswill not work with nonconformal periodics. 

Interface的類型包括coupled，periodic。

interface作為一種數據交換的方法，不僅可以用在不同區域之間的數據交換（如不同的流體區）也可以用在不同的grid文件之間的接口。

Mixing-plane，mixingplane是計算旋轉區域的一種模型。與mrf類似，也是一種擬穩態的計算方法。對于不同區域邊界處流體的運動狀況差別較大的情況，mrf可能不能給出有物理意義的計算結果，而Slidingmesh在這種情況下計算量大或者別的因素不適用，此時就可以用mixingplane。個人理解mixingplane和interface差不多，在計算旋轉時都需要指定某個區域為movingreferenceframe或者stationary。所不同的是，mixingplane是對上游的出口和下游的入口定義的，出口定義為Pressureoutlet而下游的入口則可以定義為pressure inlet，velocity inlet，mass flowinlet。Mixingplane對數據的處理是對上游的數據做circumferentialaverage，然后以“profile”的形式將上游的數據傳遞到下游。定義為mixingplane的兩個邊界可以大小不一。

Coupled wall。耦合面，一般在固體區域和流體區域交界或者不同的流體交界產生。劃分網格時Coupledwall也是單個的edge或者face。導入fluent后會自動生成該面的影子面。Coupled的wall在耦合傳熱等問題時會用到。比如蛇管換熱，已知蛇管內熱流體的溫度，及所要加熱的流體的初始溫度，此時就可以將蛇管管壁設置為coupledwall。Fluent會自動獲得通過管壁的熱流量，管壁溫度等參數。還可對coupledwall設置材料，厚度等以計算熱阻，指定heat generation rate等模擬有電流通過的電路板等。