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(duì)于以單元為中心的 CFD 流動(dòng)求解器，使用連通性信息在重疊域中進(jìn)行插值通常會(huì)使用最小二乘法來(lái)確定插值權(quán)重。使用最小二乘法產(chǎn)生的權(quán)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(huì)在解中引入新的極值，這會(huì)給 CFD 解帶來(lái)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(quán)重。全局的雙網(wǎng)格方法，其中單個(gè)網(wǎng)格連接所有單元格中心，其存儲(chǔ)成本可能很高。在使用一組局部對(duì)偶網(wǎng)格時(shí)，其中每個(gè)原始網(wǎng)格元素都有一個(gè)獨(dú)立于相鄰局部對(duì)偶的關(guān)聯(lián)局部對(duì)偶網(wǎng)格，可以通過(guò)僅加載插值所需的局部雙網(wǎng)格集來(lái)減少內(nèi)存需求。在本文中，將使用最小二乘插值權(quán)重的可壓縮 CFD 解決方案與使用全局雙網(wǎng)格插值權(quán)重的解決方案進(jìn)行了比較。這些結(jié)果表明，使用最小二乘插值權(quán)重的非單調(diào)插值會(huì)導(dǎo)致解不穩(wěn)定。當(dāng)使用雙網(wǎng)格插值權(quán)重時(shí)，觀察到 CFD 解更穩(wěn)定。這些結(jié)果表明，使用最小二乘插值權(quán)重的非單調(diào)插值會(huì)導(dǎo)致解不穩(wěn)定。當(dāng)使用雙網(wǎng)格插值權(quán)重時(shí)，觀察到 CFD 解更穩(wěn)定。這些結(jié)果表明，使用最小二乘插值權(quán)重的非單調(diào)插值會(huì)導(dǎo)致解不穩(wěn)定。當(dāng)使用雙網(wǎng)格插值權(quán)重時(shí)，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(lái)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(jìn)行擬合，并且可以在很大程度上簡(jiǎn)化網(wǎng)格生成過(guò)程。結(jié)果是一個(gè)靈活的計(jì)算模擬框架，可以在許多情況下成為推動(dòng)力。它已被廣泛用于簡(jiǎn)化復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成要求。使用重疊網(wǎng)格系統(tǒng)也是模擬相對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的一種很有前途的解決方案，例如從飛機(jī)和旋翼飛機(jī)上掉落的油箱。
在確定重疊復(fù)合網(wǎng)格系統(tǒng)上的流動(dòng)解決方案時(shí)，點(diǎn)模板和定義插值權(quán)重的方法是關(guān)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(shè)置了兩個(gè)不同區(qū)域的網(wǎng)格，而兩套網(wǎng)格之間需要通過(guò) `overset`邊界來(lái)進(jìn)行定義插值單元網(wǎng)格的。
1/2撲翼重疊網(wǎng)格動(dòng)網(wǎng)格仿真，帶全套操作視頻教程+全部網(wǎng)格文件+fluent計(jì)算文件 ￥120
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動(dòng)網(wǎng)格之重疊網(wǎng)格制作單螺桿泵流場(chǎng)，包括全部網(wǎng)格、UDF、計(jì)算文件和fluent操作視頻教程 ￥80
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翼型旋轉(zhuǎn)+角度突變重疊網(wǎng)格+動(dòng)網(wǎng)格，全程建模+ICEM+fluent操作視頻和全部文件 ￥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(shù)，對(duì)水平圓柱以恒定速度入水問題進(jìn)行了仿真計(jì)算。
以miao實(shí)驗(yàn)為例，展開砰擊系數(shù)的計(jì)算。該案例僅作簡(jiǎn)單介紹，后續(xù)可以運(yùn)用到小球自由落體入水、船舶出入水、水上飛機(jī)出入水等多種案例的計(jì)算。
1 workbench 設(shè)置
1.1 選擇以下三個(gè)模塊進(jìn)行流體計(jì)算
2 SCDM 設(shè)置
2.1 導(dǎo)入幾何
依據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行幾何劃分，具體尺寸如下圖。
3 FLUENT 設(shè)置
3.1 General設(shè)置
由于是瞬態(tài)態(tài)求解問題，此處設(shè)置為穩(wěn)態(tài)計(jì)算模式。并開啟相關(guān)的重力選項(xiàng)。
3.2 網(wǎng)格導(dǎo)入
由于運(yùn)用了重疊網(wǎng)格技術(shù)，因此導(dǎo)入方式有所不同。
首先導(dǎo)入背景網(wǎng)格，其次導(dǎo)入前景網(wǎng)格，前景網(wǎng)格導(dǎo)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(shè)置
并開啟VOF多相流模型。VOF模型設(shè)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(yùn)動(dòng)設(shè)置
對(duì)前景網(wǎng)格進(jìn)行運(yùn)動(dòng)設(shè)置，采用網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)的方式，本案例以實(shí)驗(yàn)中的0.5124m/s展開計(jì)算。具體的輸入如下圖所示。
3.6 邊界條件設(shè)置
此處進(jìn)行邊界條件設(shè)置，上邊界設(shè)置為壓力出口，下邊界設(shè)置為速度進(jìn)口。前景網(wǎng)格外邊界設(shè)置為overset邊界。
3.7 初始化設(shè)置
首先進(jìn)行初始化設(shè)置，此處采用標(biāo)準(zhǔn)初始化，相2的體積分?jǐn)?shù)設(shè)置為1。
然后進(jìn)行局部初始化設(shè)置，局部初始化前對(duì)水域進(jìn)行網(wǎng)格標(biāo)記，標(biāo)記方式如下圖。
標(biāo)記成功后進(jìn)行局部初始化的設(shè)置。
3.8 計(jì)算設(shè)置
進(jìn)行初始化后，設(shè)置時(shí)間步長(zhǎng)0.0001，計(jì)算步5000步。
展開 STAR-CCM+ | 重疊網(wǎng)格：羅茨鼓風(fēng)機(jī)
本文利用STAR-CCM+重疊網(wǎng)格功能，模擬羅茨鼓風(fēng)機(jī)的流場(chǎng)。
本文涉及到的案例來(lái)自STAR-CCM+官方幫助文檔，僅供學(xué)習(xí)和研究活動(dòng)，禁止以商業(yè)盈利為目的的活動(dòng)。
幾何模型
本案例為一羅茨鼓風(fēng)機(jī)的偽三維模型，因?yàn)檎麄€(gè)流體區(qū)域的厚度比較薄，很難體現(xiàn)三維流動(dòng)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(dǎo)入網(wǎng)格
因?yàn)楣俜桨咐呀?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(dǎo)入STAR-CCM+中即可，導(dǎo)入后的網(wǎng)格如下圖所示。
兩個(gè)旋轉(zhuǎn)葉輪網(wǎng)格相互重疊區(qū)域的細(xì)節(jié)圖如下圖所示，每個(gè)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(shè)置
物理模型
選擇的物理模型如下圖所示。
設(shè)置旋轉(zhuǎn)
首先設(shè)置葉輪1的旋轉(zhuǎn)參數(shù)。
展開 FLUENT動(dòng)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(dòng)網(wǎng)格重生成算法的投彈設(shè)置資料很多，這里不再詳細(xì)說(shuō)明。
動(dòng)畫效果如下：
在Fluent最新版本中提供了另一種模擬運(yùn)動(dòng)邊界的算法，即overset重疊網(wǎng)格算法。
重疊網(wǎng)格設(shè)置步驟
仿真計(jì)算結(jié)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(cè)鏈接：http://register.ansys.com.cn/regutils/register/web/?actid=20170104
網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)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(shè)置、求解、后處理及相關(guān)案例介紹。
點(diǎn)擊上方鏈接注冊(cè)后參加本次網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)。
展開 基于fluent重疊網(wǎng)格計(jì)算四旋翼無(wú)人機(jī)懸停及巡航狀態(tài)(含fluent設(shè)置視頻及網(wǎng)格、結(jié)果文件） ￥80
基于fluent重疊網(wǎng)格計(jì)算四旋翼無(wú)人機(jī)懸停及巡航狀態(tài)(含fluent設(shè)置視頻及網(wǎng)格、結(jié)果文件）
Fluent實(shí)用案例 | 重疊網(wǎng)格UDF撲翼機(jī)氣動(dòng)仿真
本案例利用Fluent重疊網(wǎng)格與UDF,對(duì)撲翼機(jī)的氣動(dòng)特性展開仿真。該案例所用模型為假設(shè)模型，僅作計(jì)算設(shè)置參考。通過(guò)此案例后續(xù)可以對(duì)進(jìn)一步添加udf代碼與更換模型，實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的撲翼機(jī)運(yùn)動(dòng)，對(duì)其展開氣動(dòng)仿真計(jì)算。
1 UDF說(shuō)明
在本研究中采用重疊網(wǎng)格模型對(duì)撲翼機(jī)撲翼運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬。本案例選擇DEFINE_CG_MOTION進(jìn)行定義，omega[0]代表z軸旋轉(zhuǎn)方向，本案例設(shè)計(jì)翼型上下擺動(dòng)18°，相關(guān)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(shè)置
本案例需要設(shè)置如下三個(gè)模塊的計(jì)算，其中包括背景網(wǎng)格區(qū)域、前景網(wǎng)格區(qū)域與fluent計(jì)算三個(gè)部分，具體設(shè)置如下圖 ：
3 SCDM 設(shè)置
3.1 導(dǎo)入幾何
整體幾何結(jié)構(gòu)如下圖:撲翼機(jī)翼型采用NACA0012，具體的幾何結(jié)構(gòu)如下圖，x軸正向?yàn)閴毫Τ隹冢?fù)軸位速度入口，撲翼機(jī)表面為壁面，其余面位對(duì)稱面。重疊網(wǎng)格區(qū)域?yàn)閮?nèi)部圓柱區(qū)域。
撲翼機(jī)運(yùn)動(dòng)翼型命名為naca，靜止區(qū)域命名為bird。
4 Fluent Meshing 設(shè)置
4.1 網(wǎng)格設(shè)置
采用 SCDM 進(jìn)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(duì)應(yīng)的邊界層網(wǎng)格。
展開 
高速?gòu)楏w45度傾斜入水，涉及六自由度、重疊網(wǎng)格(含fluent設(shè)置視頻教程、網(wǎng)格和計(jì)算結(jié)果文件) ￥120
彈體入水過(guò)程，速度太快，水波還來(lái)不及漾開
fluent重疊網(wǎng)格模擬流場(chǎng)受擠壓變形的過(guò)程 ￥20
本仿真通過(guò)fluent重疊網(wǎng)格的方法解決了流場(chǎng)受到擠壓變形以及壓力消失流場(chǎng)形狀恢復(fù)的問題，動(dòng)圖分別是壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)的變化，計(jì)算結(jié)果文件是付費(fèi)的，本案例所有設(shè)置都包含在計(jì)算文件(case文件)中。
Fluent 重疊網(wǎng)格+UDF NACA0012翼型擺動(dòng)氣動(dòng)仿真(一）
本案例利用Fluent重疊網(wǎng)格與UDF,對(duì)NACA0012翼型擺動(dòng)的氣動(dòng)特性展開仿真。該案例所用模型為假設(shè)模型，僅作計(jì)算設(shè)置參考。通過(guò)此案例后續(xù)可以對(duì)不同初始迎風(fēng)角度、不同模型、不同速度等工況展開類似仿真計(jì)算。
1 UDF說(shuō)明
在本研究中采用重疊網(wǎng)格模型對(duì)NACA0012翼型俯仰運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬。本案例選擇DEFINE_CG_MOTION進(jìn)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(shè)計(jì)naca0012翼型上下擺動(dòng)72°，上下移動(dòng)0.2m，相關(guān)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(shè)置
本案例需要設(shè)置如下三個(gè)模塊的計(jì)算，其中包括背景網(wǎng)格區(qū)域、前景網(wǎng)格區(qū)域與fluent計(jì)算三個(gè)部分，具體設(shè)置如下圖：
3 SCDM 設(shè)置
3.1 導(dǎo)入幾何
整體幾何結(jié)構(gòu)如下圖:此邊界參考相關(guān)文獻(xiàn)，來(lái)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(shè)置
采用SCDM進(jìn)行網(wǎng)格劃分，背景區(qū)域劃分為四邊形網(wǎng)格導(dǎo)出。前景網(wǎng)格劃分為三角形網(wǎng)格導(dǎo)出，并劃分相對(duì)應(yīng)的邊界層網(wǎng)格。
展開 傾轉(zhuǎn)旋翼無(wú)人機(jī)流場(chǎng)仿真，基于fluent重疊網(wǎng)格制作（含全部幾何模型、網(wǎng)格及計(jì)算文件和全程錄屏教程） ￥200
本文針對(duì)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(wú)人機(jī)算例，內(nèi)容包含了幾何模型文件、網(wǎng)格文件和全部計(jì)算所需文件，還錄制了全程操作視頻可供學(xué)員跟著視頻逐步學(xué)習(xí)。
動(dòng)力裝置傾轉(zhuǎn)過(guò)程中的網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)展示
動(dòng)力裝置傾轉(zhuǎn)過(guò)程中的網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)展示
縱截面上的流線圖
縱截面速度矢量圖
全場(chǎng)流線
整體網(wǎng)格
致密的邊界層網(wǎng)格
全程操作錄屏
