重疊網格的案例
OpenFOAM-v1706中重疊網格的網格操作流程
重疊網格中設置了兩個不同區域的網格，而兩套網格之間需要通過 `overset`邊界來進行定義插值單元網格的。
STAR-CCM+ | 重疊網格：羅茨鼓風機
本文利用STAR-CCM+重疊網格功能，模擬羅茨鼓風機的流場。
本文涉及到的案例來自STAR-CCM+官方幫助文檔，僅供學習和研究活動，禁止以商業盈利為目的的活動。
幾何模型
本案例為一羅茨鼓風機的偽三維模型，因為整個流體區域的厚度比較薄，很難體現三維流動特性，主要為了方便演示如何利用重疊網格處理葉輪和壁面間隙很小的模型。
導入網格
因為官方案例已經幫我們劃分好了背景網格和重疊網格，所以我們只需要將網格導入STAR-CCM+中即可，導入后的網格如下圖所示。
兩個旋轉葉輪網格相互重疊區域的細節圖如下圖所示，每個葉輪壁面都劃分了5層邊界層網格。可以看到靠近壁面的4層邊界層厚度隨著葉輪間隙減小而不斷變薄。
求解設置
物理模型
選擇的物理模型如下圖所示。
設置旋轉
首先設置葉輪1的旋轉參數。
展開 以單元為中心的重疊網格系統的雙網格插值
作者Cadence CFD 解決方案
概述： 對于以單元為中心的 CFD 流動求解器，使用連通性信息在重疊域中進行插值通常會使用最小二乘法來確定插值權重。使用最小二乘法產生的權重不受 0 和 1 之間的限制。因此，插值可能是非單調的，并且會在解中引入新的極值，這會給 CFD 解帶來困難。使用連接原始單元中心以形成雙網格單元的雙網格插值可以與三線性插值一起使用以產生介于 0 和 1 之間的權重。全局的雙網格方法，其中單個網格連接所有單元格中心，其存儲成本可能很高。在使用一組局部對偶網格時，其中每個原始網格元素都有一個獨立于相鄰局部對偶的關聯局部對偶網格，可以通過僅加載插值所需的局部雙網格集來減少內存需求。在本文中，將使用最小二乘插值權重的可壓縮 CFD 解決方案與使用全局雙網格插值權重的解決方案進行了比較。這些結果表明，使用最小二乘插值權重的非單調插值會導致解不穩定。當使用雙網格插值權重時，觀察到 CFD 解更穩定。這些結果表明，使用最小二乘插值權重的非單調插值會導致解不穩定。當使用雙網格插值權重時，觀察到 CFD 解更穩定。這些結果表明，使用最小二乘插值權重的非單調插值會導致解不穩定。當使用雙網格插值權重時，觀察到 CFD 解更穩定。
介紹
重疊或嵌合網格方法利用一組重疊網格來離散化解決方案域。組件網格可以在不考慮幾何體其他部分的情況下進行擬合，并且可以在很大程度上簡化網格生成過程。結果是一個靈活的計算模擬框架，可以在許多情況下成為推動力。它已被廣泛用于簡化復雜幾何結構的結構化網格生成要求。使用重疊網格系統也是模擬相對運動物體的一種很有前途的解決方案，例如從飛機和旋翼飛機上掉落的油箱。
在確定重疊復合網格系統上的流動解決方案時，點模板和定義插值權重的方法是關鍵因素。
展開 Fluent 重疊網格的使用
actid=20170104
網絡研討會介紹：
Fluent 重疊網格的使用講座內容主要介紹重疊網格基本理論、fluent重疊網格的基本設置、求解、后處理及相關案例介紹。
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FLUENT動網格案例之十三：投彈算例的重生成算法與重疊網格算法比較 ￥299
投彈算例的重生成算法與重疊網格算法比較
基于動網格重生成算法的投彈設置資料很多，這里不再詳細說明。
動畫效果如下：
在Fluent最新版本中提供了另一種模擬運動邊界的算法，即overset重疊網格算法。
重疊網格設置步驟
仿真計算結果
文件列表
Fluent實用案例 | 重疊網格UDF撲翼機氣動仿真
本案例利用Fluent重疊網格與UDF,對撲翼機的氣動特性展開仿真。該案例所用模型為假設模型，僅作計算設置參考。通過此案例后續可以對進一步添加udf代碼與更換模型，實現更為復雜的撲翼機運動，對其展開氣動仿真計算。
1 UDF說明
在本研究中采用重疊網格模型對撲翼機撲翼運動進行模擬。本案例選擇DEFINE_CG_MOTION進行定義，omega[0]代表z軸旋轉方向，本案例設計翼型上下擺動18°，相關的UDF代碼如下：
C
#include "udf.h"
#include "mem.h"
#include "dynamesh_tools.h"
DEFINE_CG_MOTION(pyj, dt, vel, omega, time, dtime)
{
NV_S(vel, =, 0.0);
NV_S(omega, =, 0.0);
omega[0]=0.314*cos(2*3.14*time);
}
2 workbench 設置
本案例需要設置如下三個模塊的計算，其中包括背景網格區域、前景網格區域與fluent計算三個部分，具體設置如下圖 ：
3 SCDM 設置
3.1 導入幾何
整體幾何結構如下圖:撲翼機翼型采用NACA0012，具體的幾何結構如下圖，x軸正向為壓力出口，負軸位速度入口，撲翼機表面為壁面，其余面位對稱面。重疊網格區域為內部圓柱區域。
撲翼機運動翼型命名為naca，靜止區域命名為bird。
4 Fluent Meshing 設置
4.1 網格設置
采用 SCDM 進行網格劃分，背景網格與前景網格皆采用六面體網格劃分，并劃分相對應的邊界層網格。
展開 Fluent VOF+重疊網格 圓柱入水（一）
本案例利用Fluent中的VOF模型和重疊網格技術，對水平圓柱以恒定速度入水問題進行了仿真計算。
以miao實驗為例，展開砰擊系數的計算。該案例僅作簡單介紹，后續可以運用到小球自由落體入水、船舶出入水、水上飛機出入水等多種案例的計算。
1 workbench 設置
1.1 選擇以下三個模塊進行流體計算
2 SCDM 設置
2.1 導入幾何
依據相關實驗進行幾何劃分，具體尺寸如下圖。
3 FLUENT 設置
3.1 General設置
由于是瞬態態求解問題，此處設置為穩態計算模式。并開啟相關的重力選項。
3.2 網格導入
由于運用了重疊網格技術，因此導入方式有所不同。
首先導入背景網格，其次導入前景網格，前景網格導入方式如下圖。
3.3 材料定義
本案例模擬圓柱入水，因此選擇的材料為水。
3.4 模型設置
并開啟VOF多相流模型。VOF模型設置如下，并開啟表面張力，水的表面張力系數定義為常數0.072。
湍流模型選擇k-e模型。
3.5 圓柱運動設置
對前景網格進行運動設置，采用網格運動的方式，本案例以實驗中的0.5124m/s展開計算。具體的輸入如下圖所示。
3.6 邊界條件設置
此處進行邊界條件設置，上邊界設置為壓力出口，下邊界設置為速度進口。前景網格外邊界設置為overset邊界。
3.7 初始化設置
首先進行初始化設置，此處采用標準初始化，相2的體積分數設置為1。
然后進行局部初始化設置，局部初始化前對水域進行網格標記，標記方式如下圖。
標記成功后進行局部初始化的設置。
3.8 計算設置
進行初始化后，設置時間步長0.0001，計算步5000步。
展開 Fluent 重疊網格+UDF NACA0012翼型擺動氣動仿真(一）
本案例利用Fluent重疊網格與UDF,對NACA0012翼型擺動的氣動特性展開仿真。該案例所用模型為假設模型，僅作計算設置參考。通過此案例后續可以對不同初始迎風角度、不同模型、不同速度等工況展開類似仿真計算。
1 UDF說明
在本研究中采用重疊網格模型對NACA0012翼型俯仰運動進行模擬。本案例選擇DEFINE_CG_MOTION進行定義，vel[1]代表y軸方向，omega[2]代表z軸旋轉方向，本案例設計naca0012翼型上下擺動72°，上下移動0.2m，相關的UDF代碼如下：
#include "udf.h"#include "mem.h"#include "dynamesh_tools.h"DEFINE_CG_MOTION(naca, dt, vel, omega, time, dtime){ NV_S(vel, =, 0.0); NV_S(omega, =, 0.0); vel[1] = 0.2*cos(2*3.14*time); omega[2]=1.256*cos(2*3.14*time); }
2 workbench 設置
本案例需要設置如下三個模塊的計算，其中包括背景網格區域、前景網格區域與fluent計算三個部分，具體設置如下圖：
3 SCDM 設置
3.1 導入幾何
整體幾何結構如下圖:此邊界參考相關文獻，來流入口與上下邊界距離翼型10C,出口邊界距離翼型20C。
3.2 網格設置
采用SCDM進行網格劃分，背景區域劃分為四邊形網格導出。前景網格劃分為三角形網格導出，并劃分相對應的邊界層網格。
展開 fluent重疊網格模擬流場受擠壓變形的過程 ￥20
本仿真通過fluent重疊網格的方法解決了流場受到擠壓變形以及壓力消失流場形狀恢復的問題，動圖分別是壓力場和速度場的變化，計算結果文件是付費的，本案例所有設置都包含在計算文件(case文件)中。
傾轉旋翼無人機流場仿真，基于fluent重疊網格制作（含全部幾何模型、網格及計算文件和全程錄屏教程） ￥200
本文針對這一難題提供了仿真方面的解決途徑，下面展示的是基于fluent重疊網格制作的傾轉旋翼無人機算例，內容包含了幾何模型文件、網格文件和全部計算所需文件，還錄制了全程操作視頻可供學員跟著視頻逐步學習。
動力裝置傾轉過程中的網格運動展示
動力裝置傾轉過程中的網格運動展示
縱截面上的流線圖
縱截面速度矢量圖
全場流線
整體網格
致密的邊界層網格
全程操作錄屏
STAR-CCM+案例救生艇 | 應用重疊網格技術模擬救生艇落水
本文主要利用重疊網格技術模擬救生船落水過程。 首先看模擬的效果：
問題描述
問題示意圖如下圖所示。救生艇以如下形態落入水中，請問如何利用CFD模擬該過程？其實，H.J.Morch等人在2008年的時候就對這個問題進行過實驗研究，這里我們利用CFD技術模擬這個過程。
幾何模型
這個問題涉及的幾何模型包含兩個幾何實體，分別是背景流體區域和重疊網格區域，具體如下圖所示。
STAR-CCM+設置
創建計算域并設置邊界類型
新建一個仿真文件；
選擇File > Import > Import Surface Mesh...
技術講解 | 內嚙合齒輪泵瞬態流場仿真
如圖6所示內嚙合齒輪網格包含3部分：背景網格、齒輪部件網格、月牙板部件網格，劃分時盡量保證重疊區域的網格均勻一致，并且重疊區域至少有四層網格，同時使用雙精度求解器。
圖 6. 重疊網格組成
在Fluent中初始化之后，可以對網格的連接性進行診斷，通過OversetCell Type查看是否存在孤立單元。
圖 7. 重疊網格連接性
重疊網格的計算精度與重疊區域的插值精度密切相關，由于齒輪嚙合間隙極小，在使用重疊網格功能時，需要特別注意間隙處網格的處理，保證齒輪在旋轉的每個時刻都沒有孤立單元出現。本例中，使用ANSYS Meshing模塊劃分，對于背景網格使用了局部影響體加密和膨脹層方法細化了重疊區域的網格，如圖8；而對于部件網格，添加了膨脹層方法并設置重疊區域的尺寸與背景網格相同。
圖 8.背景局部加密
2）動網格方法
動網格是齒輪泵計算最常用的方法，由于輪齒部分幾何的特殊形式，可以采用計算量較小的2.5D方法，其網格是由2D三角形面網格沿著運動區域的法向拉伸得到；泵的進出口管路和進出油口可以采用四面體網格，計算域之間通過interface建立數據連接。
①幾何模型的處理
需要將流體域切分為三個部分：輪齒部分、進口管路和出口管路，如圖9，不要共享拓撲。
圖9.流體域切分
②網格劃分
在ANSYS Meshing中，為輪齒幾何添加掃略方法，設置自由面網格類型為全部三角形，得到2.5D網格，激活近似加密功能，劃分間隙處網格為3-4層。
展開 內嚙合齒輪泵瞬態流場仿真
1）重疊網格
重疊網格的優勢在于可以使復雜幾何的網格劃分簡化；對于包含運動域的問題，可以不使用網格光順和網格重構方法，避免了可能會出現的負體積問題。
重疊網格由背景網格和部件網格組成，各網格獨立存在，在空間上相互重疊，需要通過設置重疊交界面，進行挖洞、匹配插值點等操作建立各網格之間的連接關系。如圖6所示內嚙合齒輪網格包含3部分：背景網格、齒輪部件網格、月牙板部件網格，劃分時盡量保證重疊區域的網格均勻一致，并且重疊區域至少有四層網格，同時使用雙精度求解器。
圖 6. 重疊網格組成
在Fluent中初始化之后，可以對網格的連接性進行診斷，通過OversetCell Type查看是否存在孤立單元。
圖 7. 重疊網格連接性
重疊網格的計算精度與重疊區域的插值精度密切相關，由于齒輪嚙合間隙極小，在使用重疊網格功能時，需要特別注意間隙處網格的處理，保證齒輪在旋轉的每個時刻都沒有孤立單元出現。本例中，使用ANSYS Meshing模塊劃分，對于背景網格使用了局部影響體加密和膨脹層方法細化了重疊區域的網格，如圖8；而對于部件網格，添加了膨脹層方法并設置重疊區域的尺寸與背景網格相同。
圖 8.背景局部加密
2）動網格方法
動網格是齒輪泵計算最常用的方法，由于輪齒部分幾何的特殊形式，可以采用計算量較小的2.5D方法，其網格是由2D三角形面網格沿著運動區域的法向拉伸得到；泵的進出口管路和進出油口可以采用四面體網格，計算域之間通過interface建立數據連接。
①幾何模型的處理。需要將流體域切分為三個部分：輪齒部分、進口管路和出口管路，如圖9，不要共享拓撲。
圖 9.流體域切分
②網格劃分。
展開 ANSYS Fluent 內嚙合齒輪泵瞬態流場仿真
圖3.齒面移動示意圖
圖4.移動后的嚙合狀態
網格劃分方法
網格劃分對流場求解很重要，ANSYS提供了多種網格劃分工具，讓我們能夠根據模型特點、求解需求選擇最適合的工具和方法。
圖5. 網格工具和類型的選擇
ANSYS Fluent有兩種處理齒輪運動的方式：重疊網格和動網格，對網格的要求有所不同。
1）重疊網格
重疊網格的優勢在于可以使復雜幾何的網格劃分簡化；對于包含運動域的問題，可以不使用網格光順和網格重構方法，避免了可能會出現的負體積問題。
重疊網格由背景網格和部件網格組成，各網格獨立存在，在空間上相互重疊，需要通過設置重疊交界面，進行挖洞、匹配插值點等操作建立各網格之間的連接關系。如圖6所示內嚙合齒輪網格包含3部分：背景網格、齒輪部件網格、月牙板部件網格，劃分時盡量保證重疊區域的網格均勻一致，并且重疊區域至少有四層網格，同時使用雙精度求解器。
圖 6. 重疊網格組成
在Fluent中初始化之后，可以對網格的連接性進行診斷，通過OversetCell Type查看是否存在孤立單元。
圖 7. 重疊網格連接性
重疊網格的計算精度與重疊區域的插值精度密切相關，由于齒輪嚙合間隙極小，在使用重疊網格功能時，需要特別注意間隙處網格的處理，保證齒輪在旋轉的每個時刻都沒有孤立單元出現。本例中，使用ANSYS Meshing模塊劃分，對于背景網格使用了局部影響體加密和膨脹層方法細化了重疊區域的網格，如圖8；而對于部件網格，添加了膨脹層方法并設置重疊區域的尺寸與背景網格相同。
展開 ?Fluent Overset Mesh應用介紹（應用相關，動部件模擬等相關）培訓
ANSYS 18.0 新功能收官之作：Fluent Overset Mesh應用介紹（應用相關，動部件模擬等相關）將于2017年7月19日20：00-21：00準時舉辦，報名地址：
會議介紹：http://event.31huiyi.com/615703538
Fluent overset mesh應用主要介紹Fluent overset mesh在Fluent 18.0中的擴展及應用，內容有：Fluent overset mesh重疊網格介紹（包括重疊網格開發的背景及起到的作用、重疊網格的性能及創建重疊網格需要注意的事項）、Fluent overset mesh在Fluent18.0中支持的特征及限制、fluent overset mesh在各行業中的相關應用案例介紹等。
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