局部重構的案例
【首講免費】Fluent動網格技術進階之路
時間
11月1日起，每周四晚19:30
課程大綱
第一章FLUENT概述
1.1 軟件介紹
1.2 CFD分析方法與基本步驟
1.3 FLUENT基礎
第二章 動態網格理論基礎
第三章 FLUENT動態網格模型算法概要
3.1 體網格再生方法
3.2 邊界運動或變形的指定
3.3 動網格問題設定圖形用戶界面GUI
3.4 FLUENT中動網格模型的限制
第四章 鋪層
4.1 鋪層基本特點
4.2 動網格控制參數
4.3 實例1：活塞運動
4.4 區域優先級
4.5 邊界條件的繼承性
4.6 實例2：傳送帶
4.7 實例3：玩具槍
4.8 實例4：純旋轉運動
4.9 鋪層算法的限制
4.10 鋪層算法的技巧
第五章 彈性光順
5.1 彈性光順法的基本特點
5.2 實例1：形狀不規則的活塞運動
5.3 非三角形/四面體網格的光順
5.4 彈性光順方法的限制
第六章 局部重構法
6.1 局部重構法概要
6.2 局部體網格重構算法
6.3 實例1：存儲分離
6.4 實例2：三維活塞運動
6.5 實例3：不規則活塞運動
6.7 實例4：2.5維度網格重構
6.8 尺度重構間隔（Size Remesh Interval）
6.9 實例5：二維活塞
6.10 局部重構法應用
6.11 局部重構算法技巧
第七章 尺寸函數
7.1 概述
7.2 局部重構和尺寸函數GUI
展開 活塞壓縮動網格分析（彈性光順與局部重構）
問題描述：活塞壓縮
01 分析模塊
02 建立模型
03 劃分網格
04 定義物理模型
05 定義材料
06 定義流場材料類型
07 定義邊界條件
08 定義速度和動網格
09 求解方法，求解控制，監控，都按默認設置
10 初始化
11 求解
12 后處理
Fluent 動網格實例具體操作（下）
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。
展開 【12月26-29日 北京】Fluent動網格技術及UDF二次開發技術專題
工程實例：二維活塞運動
6.局部重構法
1、基本特點 2、算法原理
3、基本設置
① 區域面網格重構 ② 局部面網格重構
③ 2.5D網格重構 ④ 尺度重構間隔
工程實例：存儲分離 工程實例：三維活塞運動
工程實例：不規則活塞運動 工程實例：兩圓柱旋轉
7.尺寸函數及耦合運動
1、尺寸函數算法 2、尺寸函數的GUI
3、尺寸函數使用技巧 4、6DOF耦合運動及原理
5、6DOF求解技巧
工程實例：耦合運動存儲分離
8.UDF基礎
1、1、UDF基礎
① UDF數據類型 ② UDF循環工具
③ 特殊數據類型及工具
2、解釋UDF與編譯UDF 3、UDF一般使用流程
工程實例：基于UDF的二維機翼強迫振動
9.UDF使用實例
1、動網格UDF介紹
① DEFINE_CG_MOTION ② DEFINE_GEOM
③ DEFINE_GRID_MOTION
工程實例：基于UDF的二維機翼強迫振動
10.振動方程數值解法
1、增量形式的振動方程
2、龍格-庫塔法求解振動方程的UDF開發
工程實例：基于UDF的二維機翼流固耦合計算
11.輔助功能及使用技巧
1、用Events功能改變邊界條件 2、定常問題求解
3、非定常計算技巧
① NITA方法加快計算速度
展開 
Fluent 中尺寸函數的應用
尺寸函數（Size Function）通常和局部體網格重構時結合使用，尺寸函數用于控制重構過程中的網格分布。簡單地說，尺寸函數的功能就是在運動邊界處約束網格，使其維持在一個較小的尺度，在遠離運動邊界處，逐步將其增大。在Fluent中，軟件自動標記出那些網格尺度大于當地尺寸函數值得網格。注意：尺寸函數僅僅用來在重構前標示某些網格，它并不在重構過程中控制網格尺寸，它是一種對網格的間接控制方法。
應用尺寸函數的體網格重構算法步驟：
（1） 標記出扭曲率大于“Maximum Cell Skewness”的所有網格；
（2） 如果（time=SRI*△t），標記出長度尺度小于“Minimum CellLength”或大于“Maximum Cell Length”的網格；
（3） 標記出不滿足當地尺寸函數的網格數（必須首先激活尺寸函數）；
（4） 局部重構所標記的網格；
（5） 進行光順（推薦激活光順）。
如圖所示，用戶使用尺寸函數時控制三個參數。
（1） 尺寸函數分辨率（Size Function Resolution）控制背景網格的密度。
（2） 尺寸函數變化量α（Size Function Variation），是最大允許網格尺度的量度。
（3） 尺寸函數變化率β（Size Function Rate）,是網格成長率的量度。β=0意味著線性增長，β值越大表明邊界處網格生長越慢，內部網格生長越快。
尺寸函數本身的原理很復雜，本文不再贅述。
展開 Fluent動網格高級應用
【 Fluent動網格高級應用課程】
課程大綱：
第1章：動態網格理論基礎
第2章：FLUENT動態網格模型算法概要
第3章：鋪層
第4章：彈性光順
第5章：局部重構法
第6章：尺寸函數
第7章：耦合運動
第8章：動網格中的UDF
第9章：動網格輔助功能與非定常計算技巧
課程時間及地點：2017年07月19-20日 西安
課程詳情：http://edu.yanfabu.com/course/123/info
聯系人：顧女士 手機：15388633531
QQ:1784190542 微信：wl920508
基于全多面體網格的無人機復雜裝配體流場建模——Fluent Meshing精細劃分技術實踐 ￥19.89
完成約65萬網格生成后，通過Mesh Quality檢查模塊驗證正交質量（Orthogonal Quality>0.15）、面網格增長率（<1.5）等指標，對診斷出的0.05%負體積單元采用Smooth工具進行局部重構。
本案例生成的網格在3°-15°攻角范圍內均能穩定收斂，翼尖渦結構分辨率達到λ2準則的識別要求，為后續氣動特性分析奠定了可靠的數值基礎。
如需獲得操作視頻、幾何模型文件、網格文件等，請購買并下載。
基于無網格（mesh-free）策略實現單積分點幾何必須為錯（GND）的計算
該文章提出的一個mesh-free的方案，該方案的主要優勢是不改單元、不加 DOF，只在材料子程序內部，用鄰近積分點的數據做一次局部重構，就算出梯度，該策略對某個積分點 x，附近有一團“鄰居積分點” xI，作者把它們當成 mesh-free 的“節點”，對每個場變量 u(x)（可以是 γ˙a，Fp 的分量）做 MLS 擬合，如下圖所示：
權函數使用立方樣條，有緊支撐，距離越近權越大：
在實現上作者提到，立方支撐三個方向尺寸約為5個單元尺寸，最多取最鄰近60個（3D）或者30個（2D）積分點，作者指出：當鄰域尺寸比網格尺寸還小的時候，這個非局域模型就自然退化為傳統的局域模型。也就是說，鄰域尺寸本身就扮演了“材料內在長度標度”的角色。
為了提高計算效率秒作者使用了一個“時間滯后 + 公共塊”的策略對GND進行更新。
作者使用的方案對于顯示大變形分析計算效率非常高，使用標準的C3D8R單積分點即可正常運行，并將所提出的數值模型應用于銅箔拉伸和杯沖過程中的尺寸效應分析，模擬效果如下：
作者的研究證明：通過 MLS 在 VUMAT 里計算 GND，可以在 ABAQUS 中完整重現微成形的尺寸效應，并清晰揭示“GND 在晶界和局部剪切帶聚集”是強化的主要來源，同時保證數值方法可擴展、可工程化。詳細的數值實現策略可以參考原始文獻。
使用文章提到的策略，嘗試進行數值顯示，首先在umat隱式中進行實現，并在后續中修改為vumat即可。實現策略驗證使用包含200個晶粒的二維模型拉伸驗證。
展開 Fluent數值模擬在制冷與空調領域中的應用
課程時間及地點：2017年7月18-21日 上海
課程詳情：http://edu.yanfabu.com/course/101/info
【 Fluent動網格高級應用課程】
課程大綱：
第1章：動態網格理論基礎
第2章：FLUENT動態網格模型算法概要
第3章：鋪層
第4章：彈性光順
第5章：局部重構法
第6章：尺寸函數
第7章：耦合運動
第8章：動網格中的UDF
第9章：動網格輔助功能與非定常計算技巧
課程時間及地點：2017年07月19-20日 西安
課程詳情：http://edu.yanfabu.com/course/123/info
【 Fluent高級技巧課程】
課程大綱：
第1章：Fluent的環境變量設置
第2章：批處理
第3章：Journal file的使用
第4章：自動修改重力、時間步長等
......
課程時間及地點： 2017年7月6-7日 上海
課程詳情：http://edu.yanfabu.com/course/118/info
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展開 FLUENT 動網格模型（下）
圖3 活塞內腔參數設置對話框
圖4 六自由度參數設置
圖2所示對話框的MeshMethods選項組中有Smoothing(彈性網格光順更新)、Layering(動態層網格更新)、Remeshing(局部網格重構)等選項。選擇Smoothing時，網格光順參數主要包括彈性常數因子、邊界節點松弛、收斂公差、迭代數等。
選擇 Layering時，Options選項中有常數高度和常數變化率兩個選項，常數高度用于統一層高度的情況，而常數變化率用于有彎曲的區域，如圖5所示。Split Factor為分裂因子，0.4表示網格高度超過理想高度1.4倍時發生分裂；Collapse Factor 為合并因子，0.04表示壓縮到理想高度的0.04倍時與鄰近單元層合并。
選擇 Remeshing時，Options選項中有尺寸函數、必須改善扭曲、面重劃分(僅對三維)3 個選項，其中，最小長度、最大長度比例及最大單元扭曲必須設定，而當采用尺寸函數時，還需要設置尺寸函數求解、尺寸函數的變化率等參數，如圖6所示。
圖5 動態層技術參數設置
圖6 局部網格重構參數設置
動邊界的運動方式可以采用動邊界文件(Profile)和自定義函數(UDF)來實現。其中，動邊界文件只需在記事本中按固定格式編寫后導入 FLUENT中即可。
展開 ANSYS FLUENT 動網格模型（上）
FLUENT提供了3種動網格運動的方法來更新變形區域內的體網格，分別為彈性光順法、動態層技術和局部網格重構法。
彈性光順法是根據邊界節點上的已知位移來光滑調整流域內節點的位置。網格上任意兩節點之間的連線被理想化成互相連接的彈簧。邊界上任意一個網格節點的位移都會導致與之相互連接的彈簧中產生彈性力，進而導致臨近網格節點上的力的平衡被打破，這樣邊界節點上的位移就通過體網格在流域中傳播過去。經過反復迭代，最終整個彈簧網格系統達到新的平衡時，就可以得到一個變形后的、新的網格系統。
對于六面體網格、楔形網格等，動態層技術可以根據與運動的物面鄰近的網格層的高度來決定增加或減小網格的層數。它在邊界上假定一個優化的網格層高度，在邊界移動、變形時，如果鄰近邊界的一層網格的高度大于優化高度一定比例時，就在邊界面與相鄰網格層之間增加一層網格。若鄰近邊界的一層網格的高度小于優化高度一定比例時，也會將鄰近邊界一層的網格刪除。動態層技術就是通過這種方法來保持邊界附近的網格保持一定的密度。
當邊界位移相對局部單元尺寸較大時，單元質量將惡化或單元將退化，從而導致下一時間步的求解收斂困難。為了避免這個問題，把質量差的網格單元進行重新劃分，這就是局部網格重構法。對于單元尺寸小于指定單元尺寸的最小值，或大于指定單元尺寸的最大值，或畸變度大于最大畸變度時，需要進行重新劃分。除了體網格重構外，邊界上網格的三角形面或線性面也將隨同體網格一起重構。
除了具有上述3種更新變形區域內體網格方法的動網格模型技術之外，FLUENT還提供了六自由度(6DOF)求解器。6DOF可以根據作用在流場中某個物體上的重力空氣動力或其他力、力矩來計算物體的位置和姿態。
展開 
Fluent 動網格+UDF 高速列車橫風影響下動態氣動仿真(一）
1 動網格技術說明
在Fluent中用于動網格更新的模型有以下3種：
彈簧近似光順模型（Spring-Based Smoothing）、動態鋪層模型（Dynamic Layering）以及局部網格重構模型（Local Remeshing）。
彈簧近似光順模型中的位移量來修改的，進而對網格進行光順調整。通常近似光順模型和局部網格重構模型聯合使用。
動態鋪層模型是Fluent動網格方法一般適用于二維的四邊形網格或三維的六面體棱柱網格，網格能夠根據運動情況進行自動劈分、合并，但是該方法多應用于單自由度運動模式。
在本研究中采用動態層鋪模型對高速列車運動進行模擬。
2 UDF說明
在本研究中采用動態層鋪模型對高速列車運動進行模擬。僅在一個方向上運動，因此選擇DEFINE_CG_MOTION進行定義，vel[0]代表x軸方向，相關的UDF代碼如下：
#include"udf.h"#include "dynamesh_tools.h"DEFINE_CG_MOTION(piston, dt, vel, omega, time, dtime){ NV_S (vel, =, 0.0); NV_S (omega, =, 0.0); vel[0]=83; }
2 workbench 設置
本案例需要設置如下三個模塊的計算，其中包括動網格區域網格劃分、外域網格劃分與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，部分文獻左邊界為壓力入口。
局部細節圖如下，中間的長方體為動網格運動區域。
展開 工業技術之美—流體分析的網格
易用：簡化了復雜幾何的網格生成，避免了動網格應用中網格重構失敗和動網格設置的一些問題，更容易的構型變化和組件交換。
求解質量：重疊網格在網格運動期間始終可以保持很高的網格質量，局部結構網格在非結構網格中的使用。并且與Fluent支持的所有網格單元和類型都兼容，與網格自適應兼容。
流體仿真的工程問題，需要我們綜合考慮模型處理難度，精度要求以及計算資源等多方面因素，因此選擇合適的前處理工具和高效的網格技術至關重要，通過上面的解析希望能夠為大家的仿真前處理提供一定的借鑒，讓我們的工作不僅高效而且富有藝術創造的質感。
技術也可以很藝術，工程之美無處不在。
來源： 中潤漢泰
展開 ANSYS CFX V13外掛物分離測試
ANSYS-CFX V13.0開始新增了剛體六自由度運動模塊，結合ICEMCFD V13.0可以完成網格重新劃分，這和ANSYS-Fluent局部網格重構有本質的區別，通過外部調用ICEMCFD實現網格重新劃分并結合ANSYS-CFX獨特的網格剛性控制可以用比較經濟的網格重新劃分次數完成外掛物大位移六自由運動，比如級間分離、機彈分離、座椅彈射、艙蓋拋灑等復雜運動，并且在ANSYS-CFX中可以采用高階精度離散格式完成計算。本文的案例證明這種全新的方法具有非常實用的應用價值。
模型來源于Fluent外掛物分離驗證案例
如圖
在ICEMCFD里劃分高質量的四面體網格，網格單元數12萬，網格質量達到0.15。計算中關注外掛導彈的分離軌跡，因此在彈體用到了比較細密的網格，本次計算主要為了演示流程，因此機翼和掛架部分沒有加密，也沒有增加棱柱層網格，主要為了減少計算量。
剛體運動設置
多流程+網格重構設置
網格重構次數監控
最小正交角度變化
剛體運動參數 監控
加個計算結果
Snap5.png
展開 ANSYS Fluent通用流體仿真核心技術應用與工程實例培訓班
單雙向流固耦合模擬要點總結及案例演示
六、FLUENT多相流
（1）多相流流體力學知識（2）VOF模型及應用
（3）歐拉多相流模型（蒸發與冷凝、融化模型）
（4）混合多相流模型（包含空化模擬）
（5）多相流模型應用案例（氣液兩相流、液固兩相流、氣泡流動、攪拌混合器多相流、流化床模擬、空化模型案例等
七、DPM顆粒離散相模擬
（1）顆粒流DPM模型簡介（2）粒子特征及粒子軌跡計算方法
（3）DPM邊界條件 （4）DPM模擬及與流體耦合
（5） Fluent和edem藕合講解
（6）案例演示：霧化、液滴 煤粉及粉塵顆粒的DPM模擬案例
八、FLUENT化學反應與燃燒
（1）FLUENT化學反應模擬簡介
（2）FLUENT化學反應模型之渦耗散模型與非預混模型
（3）FLUENT化學反應模型之層流火焰面模型、預混燃燒模型、及部分預混燃燒模型
（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
（5）局部重構法
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