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動網格設置

6.1    Mesh Methods（網格更新方法）

在Dynamic Mesh面板中找到Dynamic Mesh選項，并勾選激活動網格選項。勾選Mesh Methods目錄下的Smoothing，Layering，Remeshing選項。各選項的參數設置分別如下圖所示。

在Smoothing中，有兩種網格光順的方法，彈簧光順與離散光順兩個模型。激活彈簧光順模型，相關參數設置位于Smoothing（光順）標簽下，可以設置的參數包括Spring Constant Factor（彈簧彈性系數）、Laplace Node Relaxation（邊界點松弛因子）、Convergence Tolerance（迭代精度）和Number of Iterations（迭代次數）。

彈簧常數因子：取值范圍[0，1]?？梢酝ㄟ^該值來調整彈簧剛度的大小。該值為0表示彈簧間沒有阻尼，邊界運動會影響到更多的內部節點。該參數的默認值為1。在實際應用中，若發現運動邊界附近網格堆積嚴重，可適當調小此參數，將位移擴散出去。

邊界點松弛因子：網格位置更新時使用的參數。取值范圍[0，1]。0表示沒有進行網格節點保持不變，1表示不使用松弛處理。該參數默認為1。調整該參數可以控制每次網格更新的節點位置。通常使用默認值即可。

迭代精度：網格節點位移值是通過求解平衡方程得到的。本參數即控制方程的求解精度。一般保持默認值。

迭代次數：與迭代精度作用相同。用于平衡方程的求解控制。迭代方程如下。通常該參數保持默認即可。

擴散光順方法在此不作詳細敘述，只簡述其適應的情況：能夠應用于任何類型的運動或變形網格；擴散光順方法比彈簧光順計算開銷要大（隱式求解擴散方程，而彈簧光順是顯式計算節點位移），但是能夠得到較好的網格質量（特別是對于非四面體/非三角形網格及多面體網格）；更適合于平移運動；擴散光順方法與邊界層光順方法及面區域重構方法不兼容。

在Layering（動態層）標簽下，可以設置與動態層模型相關的參數。Split Factor (分割因子)和Collapse Factor(合并因子)與Dynamic Mesh Zones中的Cell Height相關，定義其乘積下的分割與合并屬性。

在Remeshing（重劃網格）標簽下，設置與局部重劃模型相關的參數。ANSYS Fluent包含有很多種網格重構方法，主要有以下幾種：局部單元重構、局部區域重構、局部面重構（只用于3D）、面域重構、cutcell域重構（僅3D）以及2.5D面重構（3D中）。網格重構方法適合于以下網格類型：

（1）局部網格及局部面重構方法只對區域中的三角形及四面體網格有效。（例如混合網格區域中，非三角形/四面體網格將會被忽略）

（2）區域重構方法會將其它所有類型網格替換為三角形四面體網格（分別在2D及3D區域中），并且在3D邊界層中生成楔形、棱柱形網格。

（3）面域重構方法在2D中只用于三角形網格，在3D模型中只用于四面體網格。并且在3D邊界層中能夠產生楔形/棱柱形網格。

（4）切割單元區域重構方法能夠對所有網格類型有效。

（5）2.5D重構方法只在六面體網格或由三角形拉伸形成的楔形/棱柱型單元上有效。

可以設置的其他參數還包括Maximum Cell Skewness（最大畸變率）、Maximum Cell Volume（最大網格體積）和Minimum Cell Volume（最大網格體積），主要用于確定哪些網格需要被重新劃分。Mesh Scale Info用于設定時參考網格內的參數。在缺省設置中，如果重新劃分的網格優于原網格，則用新網格代替舊網格；否則，將保持原網格劃分不變。如果無論如何都要采用新網格的話，則可以在Options（選項）下面選擇Must Improve Skewness（必須改善畸變率）選項。如果Options（選項）下面的Size Function（尺寸函數）被激活，則還可以用網格尺寸分布函數標志需要重新劃分的網格。

對于3D模型，還包括in-cylinder、six-dof、Implicit Update三種選項。其中in-cyliner用于發動機氣缸模擬，six-dof主要用于流體作用于剛體，預測剛體運動。implicit update用于設定網格更新方式。默認采用顯式方式，勾選此選項可設定網格以隱式方式更新。

6.2    動態網格域

在Dynamic Mesh Zones中定義運動區域，即定義中間剛體壁面為rigid body，具體操作如下。

點擊Create/Edit選項，打開Dynamic Mesh Zones設置對話框，如下圖所示。

在Zone Names下選擇rigid wall，在Type中選擇Rigid Body。

在Meshing Options中，設置Cell Height中的值為1mm。

點擊Create，并關閉Dynamic Mesh Zones設置對話框。

圖11

此動態網格域用于定義網格運動的區域及運動類型。FLUENT中網格運動類型主要有：靜止、剛體運動、變形區域、用戶自定義域、耦合域(依次)。

靜止域在網格運動過程中，區域內節點位置保持不變。雖然說默認情況下不設定區域運動，則該區域為靜止，但是一些情況下還是需要顯式設定某些區域為靜止域，尤其是在一些與剛體域相連的區域處理上。

剛體運動域：這是fluent動網格中最常見的運動類型。通過規定剛體的速度或位移來控制運動。

變形域：由于邊界運動導致節點變形。變形域通常與剛體域是相連的。

自定義域：用戶可以使用UDF定義自己需要的域

耦合域：節點位移由耦合求解器計算，在流固耦合計算中，耦合面上通常設定為耦合域類型。

6.3    網格預覽

點擊Preview Mesh Motion可以設置預覽網格運動，具體操作如下。

點擊Preview Mesh Motion選項，打開設置對話框。

設置時間步長和步數，具體設置如下圖所示。

設置完成后，點擊Preview。

圖 15

注意：在這一步中，需要提醒一下，使用動網格進行正式計算之前，最好養成預覽動網格更新的習慣；就是在正式計算前，瀏覽一下動網格的更新情況，這樣可以避免在計算過程中出現動網格更新本身的問題。在預覽更新時，很多人都說會出現負體積的警告，更新不成功，出現這樣的問題時，最好先把時間步長改的更小點兒試試，一般來講，排除UDF本身的原因，出現更新出錯的原因都與時間步長有關，這需要結合所使用的更新方法多琢磨。在預覽動網格前先保存動網格設置，預覽后將造成不可逆的計算結果。

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設置其它選項

對于非定常問題，推薦使用PISO算法。時間步長設置為0.01，計算步數設置為100。Solution面板中的設置此處不在詳細敘述。

                  （完）

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