嵌套網格的案例
[問題討論]基于ICEM和FLUENT的二維圓柱繞流嵌套網格實例
首先，介紹一下嵌套網格。網絡上關于嵌套網格的的內容大多數是關于直接利用軟件進行計算的過程，而對于前處理過程中的網格生成過程并沒有什么描述，其實這種技術已經在學術界流傳已久，只是用的都是自己的程序算法，今天，我們來使用商用軟件ICEM來進行嵌套網格的劃分，并用Fluent進行計算。
之所以稱之為嵌套網格，即多重網格相互重疊，組合成的一組網格。這里存在兩套或者兩套以上的網格相互重疊，目前支持嵌套網格的求解器的有Fluent17.0以上版本，OPENFORM最新的版本。具體的求解技術大致為：求解器識別嵌套網格邊界，對被組分網格遮蔽的背景網格部分進行“挖洞”，具體的描述大家可以參考文獻[1]，至于網格生成思路請大家參考文獻[2]，下面進入主題。
本文的研究對象為二位圓柱繞流，Re=20，此時圓柱表面流動認為層流，會在圓柱背風面形成一對穩定的弗普爾旋渦，如下圖。這部的計算內容對比參考文獻[3].
首先介紹網格生成思路：(1) 生成包裹圓柱的組分網格；(2) 生成外流場域的背景網格；(3) 組合網格進行計算。
首先生成內部包裹圓柱的網格，為了簡單我們選擇了簡單的的正方形網格：
對上面左邊的圓柱劃分O-block，并進行相應的關聯，將正方形周圍的part名稱改為overset，方便在Fluent中進行改變邊界條件，成為右邊的圖，并生成網格，之后，將網格轉換成非結構網格。保存網格為inner.uns文件，特別注意，只用進行到這一步就好了，不必轉換成.msh文件，特別注意。
然后劃分外流場網格，這里要注意兩組網格的坐標系要一致，即組裝起來之后，圓柱要在流體域的中間。
展開 詳解FLUENT嵌套網格
這個時候老一輩的革命家會告訴你用動網格。如果你不會的話，可以學習一下，感受一下layering、Smoothing、Remeshing三大神功。相信我，過不了多久你就會陷入到添加各種dynamic motion中。哪邊能動哪邊是靜止的一定不能搞錯，也不能少加，否則各種負體積報錯讓你分分鐘懷疑人生。
但是，Ansys有個比較低調的overset網格功能，俗稱嵌套網格。它克服了動網格容易出現負體積的問題，可以處理小間隙的運動，而且設置更為方便簡潔。在運動過程中保持好的網格質量，并且可以在非結構網格類型中嵌套局部高質量的結構化網格。那些個layering、smoothing什么的通通給我奏凱。嵌套網格第一次出現在Ansys17.0中，在Ansys18.0和Ansys19.0中不斷發展，逐漸和越來越多的功能兼容。
在嵌套網格中需要分清三個概念。
一是背景網格：嵌套網格，從名字能看出來網格是套在一起的，沒俄羅斯套娃那么復雜，一般來說就兩層。下圖中方方正正的就是背景網格。
二是部件網格：也叫Component grid。就是橙色的大圓邊界和黑色小圓邊界中間的這些呈放射狀的網格。這個小的黑色的圓就是即將要移動的物體的邊界，也就是我們的部件。所以叫做部件的網格。所以記得，在確定好運動的固體邊界以后，往外擴展一部分畫好部件網格。需要注意的是，背景網格和部件網格是分開的、各自獨立的。所以在畫網格的軟件中要同時生成兩套網格，并且都命名成overset_xxxx。這樣fluent就能直接識別出來這是嵌套網格。
三是嵌套邊界：就是Overset Boundary Condition（就是圖中的Overset BC）。也就是橙色這個大圓邊界。它表示的就是嵌套的范圍，完全由你自己決定要嵌套多大范圍。
展開 詳解FLUENT嵌套網格
這個時候老一輩的革命家會告訴你用動網格。如果你不會的話，可以學習一下，感受一下layering、Smoothing、Remeshing三大神功。相信我，過不了多久你就會陷入到添加各種dynamic motion中。哪邊能動哪邊是靜止的一定不能搞錯，也不能少加，否則各種負體積報錯讓你分分鐘懷疑人生。
但是，Ansys有個比較低調的overset網格功能，俗稱嵌套網格。它克服了動網格容易出現負體積的問題，可以處理小間隙的運動，而且設置更為方便簡潔。在運動過程中保持好的網格質量，并且可以在非結構網格類型中嵌套局部高質量的結構化網格。那些個layering、smoothing什么的通通給我奏凱。嵌套網格第一次出現在Ansys17.0中，在Ansys18.0和Ansys19.0中不斷發展，逐漸和越來越多的功能兼容。
在嵌套網格中需要分清三個概念。
一是背景網格：嵌套網格，從名字能看出來網格是套在一起的，沒俄羅斯套娃那么復雜，一般來說就兩層。下圖中方方正正的就是背景網格。
二是部件網格：也叫Component grid。就是橙色的大圓邊界和黑色小圓邊界中間的這些呈放射狀的網格。這個小的黑色的圓就是即將要移動的物體的邊界，也就是我們的部件。所以叫做部件的網格。所以記得，在確定好運動的固體邊界以后，往外擴展一部分畫好部件網格。需要注意的是，背景網格和部件網格是分開的、各自獨立的。所以在畫網格的軟件中要同時生成兩套網格，并且都命名成overset_xxxx。這樣fluent就能直接識別出來這是嵌套網格。
三是嵌套邊界：就是Overset Boundary Condition（就是圖中的Overset BC）。也就是橙色這個大圓邊界。它表示的就是嵌套的范圍，完全由你自己決定要嵌套多大范圍。
展開 網格參數（二） FLOW3D
網格參數（二）
結構化網格
多網格塊的使用 （Multiple Grid Blocks）主要拓展矩形網格的應用方法是在相鄰的邊界上使用多網格。一般來說有兩種形式，相連網格塊（linked block）和嵌套網格塊（nested block），如圖 A，B 所示。相連網格塊通過邊界連接。嵌套網格塊則包含在另外一網格塊的內部。
最簡單的情況是所有網格邊界的網格線對齊，但不必提供插值方案去連接其重疊的元素。這種網格拓展形式的優點是與使用單網格塊使用時的求解程序設置相同。僅僅需要改變相鄰網格塊的邊界，任一網格塊內的數據通過邊界過渡發生更新。這些要求只與單一網格塊的基本求解算法有關。
注：這里嵌套網格的加密方法推薦外網格尺寸是內網格尺寸的兩倍，邊界一般使用 Symetry。
多網格塊極大地拓展了矩形網格的實用性，相連網格可以實現使用極少的網格將幾何體包圍的求解功能。嵌套網格具有加強局部區域的運算，不用再忍受使用整體加密網格的方式造成時間上的浪費（這也是初學者最容易犯的毛病）。
如下圖，使用多重嵌套網格的方法，將幾何體局部加密，FAVOR 后的幾何體描述更加精確，求解區域的運算也更加精確。
FAVOR 技術
非結構化網格（Unstructured Grid Blocks）
對于復雜的幾何區域來說，可以考慮更優化的網格形式。如果足夠簡單，相鄰元素組成的集合可以替代整個網格塊，這樣就把不參與運算的其他網格元素從整體排除。求解程序僅在激活的集合元素中運行，節省了運行計算時間。簡單的非結構化網格的示意圖如下所示。
結構化矩形網格的相鄰元素有足夠的運算內存，容易求解，當它轉變到非結構化網格時，最初看起來，是個令人卻步的方案。然而，單一的指數標記法使得這種過渡非常容易。
展開 
Fluent嵌套網格技術應用
來源：安世亞太
案例解析|翼型擺動cfd模擬
而嵌套網格技術已經被廣泛應用于各種空氣動力學模型，如旋翼飛行器、翼型擺動等的振動和噪聲控制分析。
其能較好的分析振蕩翼型運動，諸如大幅度偏轉運動等。
本項目采用openfoam軟件，根據naca0012模型模擬運動中的翼型偏轉，利用嵌套網格技術生成單獨的翼型貼體網格（如圖3所示），對大尺度的運動網格進行cfd模擬。
模型簡化
模擬項目采用NACA0012翼型，如下圖所示：
圖1. 翼型幾何模型
網格劃分
使用snappHexMesh工具對幾何模型進行網格劃分，網格為嵌套網格（如圖3），分為背景網格和翼型貼體網格。
網格具體信息參數如下表1、表2所示：
表1背景網格信息參數
表2翼型貼體網格信息參數
物性參數
分析所涉及流場介質為空氣，其相關物性參數如表3所示。
展開 OpenFOAM 中的動態網格和網格運動-全套案例文件 ￥15
OpenFOAM 中的動態網格和網格運動（適合初學者）
Dynamic Mesh and Mesh Motion in OpenFOAM for Beginners
發布時間：2026年1月
視頻格式：MP4
分辨率：1920×1080
難度等級：入門級
語言：英語 | 課時安排：9講（總時長3小時）
課程大小：3.1GB
**課程核心實踐內容**：結合實操案例，完成動網格的搭建與配置
## 學習目標
1. 掌握OpenFOAM軟件中**網格運動**與**動網格方法**的理論基礎
2. 區分**剛體運動**、**指定運動**以及**網格變形**這三類方法的差異
3. 基于sixDoFMeshMotion、solidBodyMotion及codedMotion這三種運動模型，搭建并運行動網格仿真計算
4. 配置并調控動邊界場景下的**網格變形**與**網格重劃**策略
5. 在OpenFOAM中實現嵌套網格（重疊網格）仿真，并解決相關調試問題
6. 將動網格技術應用于**旋轉機械**及**單向流固耦合**的實際工程問題
7. 基于二維測試算例，構建完整的OpenFOAM動網格與變形幾何仿真流程
8. 分析動網格仿真過程中的**求解器穩定性**、**網格質量**及**數值計算性能**
9. 通過修改字典文件與自定義運動函數，調整運動規律及邊界行為
10.
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（9）FLUENT燃燒模擬案例（氣體燃燒、液滴燃燒、固體燃料燃燒、化工催化燃燒、污染物生成、化學反應機理分析、各類燃燒器與反應器等）
九、動網格及旋轉網格
（1）動網格理論基礎 （2）FLUENT動態網格模型算法
（3）鋪層（動網格應用領域網格類型講解）（4）彈性光順
（5）局部重構法
（6）Fluent19.2嵌套網格最新應用
（7）旋轉網格模擬及應用實例案例演示
十、FLUENT UDF/UDS
（1）FLUENT用戶定義函數UDF介紹
（2）編輯UDF程序 （3）UDF宏及其使用
（4）UDF應用實例
（5）用戶定義標量UDS及其輸運方程
十一、FLUENT各領域案例總結
（1）FLUENT流固耦合模擬算例
（2）氣體、液體及煤粉燃燒模擬算例（包含SCR、SNCR，脫硫等環保案例講解）
（3）動網格、旋轉網格模型、嵌套網格算例（4）UDF/UDS算例
（5）顆粒離散相DPM模擬算例 （6）多相流各類模型算例
（7）多孔介質流動及化學反應模擬算例（如SCR）
（8）生物醫學血管主動脈模擬算例
（9）燃燒爐及燃氣輪機燃燒室模擬算例
（10）建筑暖通氣流組織、給排水多相流CFD模擬算例
（11）旋轉攪拌器多相流模擬算例
（12）化工催化反應器模擬算例
（13）大壩泄洪過程水波模擬算例
（14）Fluent英文原版幫助文件及算例集
（15）學員關心的其他FLUENT案例
十二、CFD-POST后處理與數據輸入分析
（1）網格自適應、Patch、Journal文件等技巧應用相關
（2）計算中動畫檢測設置及生成
（3）專業后處理CFD-POST與動畫生成
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（5）局部重構法 （6）Fluent 2019R3嵌套網格應用
（7）旋轉網格模擬及應用實例案例演示
十、FLUENT UDF/UDS、表達式
（1）FLUENT用戶定義函數UDF介紹 （2）表達式應用
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十一、FLUENT各領域案例總結
（1）FLUENT流固耦合模擬算例
（2）氣體、液體及煤粉燃燒模擬算例（包含SCR、SNCR，脫硫等環保案例講解） （3）動網格、旋轉網格模型、嵌套網格算例（4）UDF/UDS算例
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（10）建筑暖通氣流組織、給排水多相流CFD模擬算例
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（13）大壩泄洪過程水波模擬算例
（14）Fluent英文原版幫助文件及算例集
（15）歡迎大家帶著問題前來，我將全力幫助大家解決實際問題
十二、CFD-POST后處理與數據輸入分析
（1）網格自適應、Patch、Journal文件等技巧應用相關
（2）計算中動畫檢測設置及生成 （3）專業后處理CFD-POST與動畫生成（云圖、流線圖、矢量圖、立體云圖、等值面、曲線圖、自定義變量、多CAS比較等）（CDF-POST及Tecplot等）
十三、答疑與學習平臺
（1）針對學員面對的實踐問題展開討論、方案建議。
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）FLUENT詳細化學反應模型、EDC及組分輸運PDF模型
（5）表面反應模擬及多孔介質反應模擬
（6）FLUENT離散相DPM反應和噴霧模型
（7）FLUENT污染物模型，NOx、SOx、soot及SNCR與SCR
（8）FLUENT燃燒模擬技巧
（9）FLUENT燃燒模擬案例（氣體燃燒、液滴燃燒、固體燃料燃燒、化工催化燃燒、污染物生成、化學反應機理分析、各類燃燒器與反應器等）
九、動網格及旋轉網格
（1）動網格理論基礎 （2）FLUENT動態網格模型算法
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十、FLUENT UDF/UDS
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（2）氣體、液體及煤粉燃燒模擬算例（包含SCR、SNCR，脫硫等環保案例講解）
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（沙發帖）ESI高超氣彈計算軟件FASTRAN介紹及算例
它采用了多種網格技術，如結構網格、嵌套網格、非結構網格以及動網格技術，將基于密度的可壓縮歐拉方程和N-S 方程同剛體運動動力學、有限速率化學反應和非平衡傳熱學耦合起來，解決一系列極為復雜的航空航天氣動問題，可以模擬絕大多數復雜的航空航天中涉及的各種問題，比如飛行器流場分析，氣動加熱，機動和級間分離，飛行器飛行動力學及所載各種彈體的發射過程研究。
AH-1G直升機旋翼在前飛工況考慮周期變距的CFD仿真
感興趣可加qq：278427938詳談
采用運動嵌套網格方法，計算結果與NASA實驗數據對比較吻合
槳葉參數
該飛行狀態下槳葉的周期變距運動方程是：
槳葉位于0°和180°方位角時的壓力云圖
槳葉位于45°和225°方位角時的壓力云圖
槳葉位于90°和270°方位角時的壓力云圖
槳葉位于135°和315°方位角時的壓力云圖
旋翼拉力監視圖
旋翼扭矩監視圖
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反應和噴霧模型
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十、FLUENT UDF/UDS、表達式
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十一、FLUENT各領域案例總結
（1）FLUENT流固耦合模擬算例
（2）氣體、液體及煤粉燃燒模擬算例（包含SCR、SNCR，脫硫等環保案例講解） （3）動網格、旋轉網格模型、嵌套網格算例（4）UDF/UDS算例（5）顆粒離散相DPM模擬算例
（6）多相流各類模型算例
（7）多孔介質流動及化學反應模擬算例（如SCR）
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（9）燃燒爐及燃氣輪機燃燒室模擬算例
（10）建筑暖通氣流組織、給排水多相流CFD模擬算例
（11）旋轉攪拌器多相流模擬算例
（12）化工催化反應器模擬算例
（13）大壩泄洪過程水波模擬算例
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（15）workbench參數優化案例
十二、CFD-POST后處理與數據輸入分析
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（4）FLUENT詳細化學反應模型、EDC及組分輸運PDF模型
（5）表面反應模擬及多孔介質反應模擬
（6）FLUENT離散相DPM反應和噴霧模型
（7）FLUENT污染物模型，NOx、SOx、soot及SNCR與SCR
（8）FLUENT燃燒模擬技巧
（9）FLUENT燃燒模擬案例（氣體燃燒、液滴燃燒、固體燃料燃燒、化工催化燃燒、污染物生成、化學反應機理分析、各類燃燒器與反應器等）
九、動網格及旋轉網格
（1）動網格、重疊網格理論基礎（2）FLUENT動態網格模型算法（3）鋪層（動網格應用領域網格類型講解）（4）彈性光順
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十、FLUENT UDF/UDS、表達式
（1）FLUENT用戶定義函數UDF介紹 （2）表達式應用
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