ansys 重疊網(wǎng)格的案例
以單元為中心的重疊網(wǎng)格系統(tǒng)的雙網(wǎng)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(chǎn)生的權重不受 0 和 1 之間的限制。因此，插值可能是非單調(diào)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(wǎng)格單元的雙網(wǎng)格插值可以與三線性插值一起使用以產(chǎn)生介于 0 和 1 之間的權重。全局的雙網(wǎng)格方法，其中單個網(wǎng)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(wǎng)格時，其中每個原始網(wǎng)格元素都有一個獨立于相鄰局部對偶的關聯(lián)局部對偶網(wǎng)格，可以通過僅加載插值所需的局部雙網(wǎng)格集來減少內(nèi)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(wǎng)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(diào)插值會導致解不穩(wěn)定。當使用雙網(wǎng)格插值權重時，觀察到 CFD 解更穩(wěn)定。這些結果表明，使用最小二乘插值權重的非單調(diào)插值會導致解不穩(wěn)定。當使用雙網(wǎng)格插值權重時，觀察到 CFD 解更穩(wěn)定。這些結果表明，使用最小二乘插值權重的非單調(diào)插值會導致解不穩(wěn)定。當使用雙網(wǎng)格插值權重時，觀察到 CFD 解更穩(wěn)定。
介紹
重疊或嵌合網(wǎng)格方法利用一組重疊網(wǎng)格來離散化解決方案域。組件網(wǎng)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(wǎng)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(wǎng)格生成要求。使用重疊網(wǎng)格系統(tǒng)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(wǎng)格系統(tǒng)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 OpenFOAM-v1706中重疊網(wǎng)格的網(wǎng)格操作流程
重疊網(wǎng)格中設置了兩個不同區(qū)域的網(wǎng)格，而兩套網(wǎng)格之間需要通過 `overset`邊界來進行定義插值單元網(wǎng)格的。
1/2撲翼重疊網(wǎng)格動網(wǎng)格仿真，帶全套操作視頻教程+全部網(wǎng)格文件+fluent計算文件 ￥120
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動網(wǎng)格之重疊網(wǎng)格制作單螺桿泵流場，包括全部網(wǎng)格、UDF、計算文件和fluent操作視頻教程 ￥80
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Fluent VOF+重疊網(wǎng)格 圓柱入水（一）
本案例利用Fluent中的VOF模型和重疊網(wǎng)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(shù)的計算。該案例僅作簡單介紹，后續(xù)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(jù)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(tài)態(tài)求解問題，此處設置為穩(wěn)態(tài)計算模式。并開啟相關的重力選項。
3.2 網(wǎng)格導入
由于運用了重疊網(wǎng)格技術，因此導入方式有所不同。
首先導入背景網(wǎng)格，其次導入前景網(wǎng)格，前景網(wǎng)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(shù)定義為常數(shù)0.072。
湍流模型選擇k-e模型。
3.5 圓柱運動設置
對前景網(wǎng)格進行運動設置，采用網(wǎng)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(wǎng)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(shù)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(wǎng)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 翼型旋轉(zhuǎn)+角度突變重疊網(wǎng)格+動網(wǎng)格，全程建模+ICEM+fluent操作視頻和全部文件 ￥80
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FLUENT動網(wǎng)格案例之十三：投彈算例的重生成算法與重疊網(wǎng)格算法比較 ￥299
投彈算例的重生成算法與重疊網(wǎng)格算法比較
基于動網(wǎng)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(wǎng)格算法。
重疊網(wǎng)格設置步驟
仿真計算結果
文件列表
Fluent 重疊網(wǎng)格的使用
2017年1月4日
20:00 - 21:00
聯(lián)系方式：
郵箱：info-china@ansys.com
電話：4008198999
注冊鏈接：http://register.ansys.com.cn/regutils/register/web/?actid=20170104
網(wǎng)絡研討會介紹：
Fluent 重疊網(wǎng)格的使用講座內(nèi)容主要介紹重疊網(wǎng)格基本理論、fluent重疊網(wǎng)格的基本設置、求解、后處理及相關案例介紹。
點擊上方鏈接注冊后參加本次網(wǎng)絡研討會。
展開 STAR-CCM+ | 重疊網(wǎng)格：羅茨鼓風機
本文利用STAR-CCM+重疊網(wǎng)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(yè)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(qū)域的厚度比較薄，很難體現(xiàn)三維流動特性，主要為了方便演示如何利用重疊網(wǎng)格處理葉輪和壁面間隙很小的模型。
導入網(wǎng)格
因為官方案例已經(jīng)幫我們劃分好了背景網(wǎng)格和重疊網(wǎng)格，所以我們只需要將網(wǎng)格導入STAR-CCM+中即可，導入后的網(wǎng)格如下圖所示。
兩個旋轉(zhuǎn)葉輪網(wǎng)格相互重疊區(qū)域的細節(jié)圖如下圖所示，每個葉輪壁面都劃分了5層邊界層網(wǎng)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(zhuǎn)
首先設置葉輪1的旋轉(zhuǎn)參數(shù)。
展開 基于fluent重疊網(wǎng)格計算四旋翼無人機懸停及巡航狀態(tài)(含fluent設置視頻及網(wǎng)格、結果文件） ￥80
基于fluent重疊網(wǎng)格計算四旋翼無人機懸停及巡航狀態(tài)(含fluent設置視頻及網(wǎng)格、結果文件）
高速彈體45度傾斜入水，涉及六自由度、重疊網(wǎng)格(含fluent設置視頻教程、網(wǎng)格和計算結果文件) ￥120
彈體入水過程，速度太快，水波還來不及漾開
Fluent實用案例 | 重疊網(wǎng)格UDF撲翼機氣動仿真
本案例利用Fluent重疊網(wǎng)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(xù)可以對進一步添加udf代碼與更換模型，實現(xiàn)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(wǎng)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(zhuǎn)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(wǎng)格區(qū)域、前景網(wǎng)格區(qū)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(wǎng)格區(qū)域為內(nèi)部圓柱區(qū)域。
撲翼機運動翼型命名為naca，靜止區(qū)域命名為bird。
4 Fluent Meshing 設置
4.1 網(wǎng)格設置
采用 SCDM 進行網(wǎng)格劃分，背景網(wǎng)格與前景網(wǎng)格皆采用六面體網(wǎng)格劃分，并劃分相對應的邊界層網(wǎng)格。
展開 Fluent 重疊網(wǎng)格+UDF NACA0012翼型擺動氣動仿真(一）
本案例利用Fluent重疊網(wǎng)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(xù)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(wǎng)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(zhuǎn)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(wǎng)格區(qū)域、前景網(wǎng)格區(qū)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(wǎng)格設置
采用SCDM進行網(wǎng)格劃分，背景區(qū)域劃分為四邊形網(wǎng)格導出。前景網(wǎng)格劃分為三角形網(wǎng)格導出，并劃分相對應的邊界層網(wǎng)格。
展開 fluent重疊網(wǎng)格模擬流場受擠壓變形的過程 ￥20
本仿真通過fluent重疊網(wǎng)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(zhuǎn)旋翼無人機流場仿真，基于fluent重疊網(wǎng)格制作（含全部幾何模型、網(wǎng)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(wǎng)格制作的傾轉(zhuǎn)旋翼無人機算例，內(nèi)容包含了幾何模型文件、網(wǎng)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(zhuǎn)過程中的網(wǎng)格運動展示
動力裝置傾轉(zhuǎn)過程中的網(wǎng)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(wǎng)格
致密的邊界層網(wǎng)格
全程操作錄屏
