滑移網格的案例
滑移網格vs動網格
滑移網格與動網格都可以計算瞬態運動問題。但是存在以下區別：
（1）滑移網格需要建立多個域，實際上還是計算區域運動，是一個獨立區域內所有網格一起運動，而動網格則是真正意義上的網格運動。
（2）滑移網格不會涉及到網格的變形與重生，但是要設計到交界面設置
（3）滑移網格不會造成負體積，而動網格極易形成負網格
（4）滑移網格是一種簡化了的模型，最大計算誤差出現在交界面位置
（5）動網格誤差常出現在運動壁面位置，因此實際應用中往往將邊界層與壁面合在一起運動。
（6）SRF,MRF與MP只能計算穩態，在新版本的FLUENT中應用的是坐標系變換，和滑移網格的設置有所區別。
展開 公轉與自轉的解決方案之一：嵌入式滑移網格
5、邊界條件設置
本例為封閉系統，為簡便起見，壁面采用默認設置，即無滑移壁面邊界。
本例需要建立兩組interface，即fluid-rotor與fluid-circle之間，fluid-circle與fluid-outer之間。如圖5所示。
圖5 建立interface對
6、其他設置
Solution methods：壓力耦合采用coupled方法。其他采用默認選項。
Solution controls：采用默認設置。
初始化：采用默認設置初始化即可。
動畫設置：可以錄制速度及壓力等物理量云圖動畫。
時間步長：Δt= (0.0349066 rad) /(2 rad/sec) = 0.0174533 sec，我們假定每時間步旋轉2°，即0.0249066rad，以最大速度2rad/s進行計算。時間步數取1800，即旋轉10圈。如圖6所示。
圖6 計算設置
8、總結
（1）這類公轉+自轉的問題，既可以使用動網格實現，也可以采用fluent中的嵌入式滑移網格實現。
（2）此例中兩區域均為旋轉運動，對于滑移網格特點，平移運動也可以實現。
（3）采用嵌入式滑移網格，避免了網格重構的網格質量損失。
展開 Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)
由于涉及到傳熱、滑移網格之類的仿真計算，整個計算流程與計算模型十分復雜繁瑣。上一節已經展開了動網格制動盤散熱過程的教學，因此本節展開滑移網格的耦合教學。
1 workbench 設置
本案例分為三個模塊，其中分別是滑移網格運動區域，固體結構和外部靜止域。
2 SCDM 設置
2.1 導入幾何
與Fluent 動網格+高鐵制動盤制動過程仿真(一)一致，因此不做過多闡述：
固體域區域需要注意，各部分命名如下圖：
2.2 網格設置
采用Fluent meshing進行網格劃分，增加固體域網格劃分，不做過多闡述：
3 FLUENT 設置
3.1 General設置與網格導入
首先導入網格，由于是三部分網格，因此需要通過附加case的方式，將其余兩部分網格導入，然后勾選穩態計算，具體設置如下圖所示。
展開 fluent滑移網格攪拌釜算例 ￥30
本算例通過fluent滑移網格的方法模擬了攪拌釜內流體的運動和流場的變化情況，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，適合想要學習滑移網格的同學下載學習。
Fluent專家-動網格（滑移網格）-3 (葉輪攪拌器內旋轉流場模擬)
yelun.rar
yelun1.rar
FFF-4-00200.cas.gz
FFF.rar
FFF.rar
FFF-4-00200.dat.gz
Fluent專家-動網格（滑移網格）-3
(葉輪攪拌器內旋轉流場模擬)
案例簡介
很多轉動問題，采用動網格會增加計算成本和工作量，且需要劃分高質量網格，本次模擬采用滑移網格法來代替動網格解決有規律的轉動問題。
幾何模型如下圖所示，葉輪輪軸直徑為400mm，葉片外徑為1000mm，攪拌器直徑為1200mm，葉輪在攪拌器中心以2rad/s的速度旋轉。
視頻播放地址：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10214
展開 公轉與自轉的解決方案之一：嵌入式滑移網格
5、邊界條件設置
本例為封閉系統，為簡便起見，壁面采用默認設置，即無滑移壁面邊界。
本例需要建立兩組interface，即fluid-rotor與fluid-circle之間，fluid-circle與fluid-outer之間。如圖5所示。
圖5 建立interface對
6、其他設置
Solution methods：壓力耦合采用coupled方法。其他采用默認選項。
Solution controls：采用默認設置。
初始化：采用默認設置初始化即可。
動畫設置：可以錄制速度及壓力等物理量云圖動畫。
時間步長：Δt= (0.0349066 rad) /(2 rad/sec) = 0.0174533 sec，我們假定每時間步旋轉2°，即0.0249066rad，以最大速度2rad/s進行計算。時間步數取1800，即旋轉10圈。如圖6所示。
圖6 計算設置
8、總結
（1）這類公轉+自轉的問題，既可以使用動網格實現，也可以采用fluent中的嵌入式滑移網格實現。
（2）此例中兩區域均為旋轉運動，對于滑移網格特點，平移運動也可以實現。
（3）采用嵌入式滑移網格，避免了網格重構的網格質量損失。
展開 34 Fluent實用案例 | 滑移網格高鐵制動盤制動過程散熱仿真
由于涉及到傳熱、滑移網格之類的仿真計算，整個計算流程與計算模型十分復雜繁瑣。上一節已經展開了動網格制動盤散熱過程的教學，因此本節展開滑移網格的耦合教學。
1 workbench 設置
本案例分為三個模塊，其中分別是滑移網格運動區域，固體結構和外部靜止域。
2 SCDM 設置
2.1 導入幾何
與 Fluent 動網格+高鐵制動盤制動過程仿真(一) 一致，因此不做過多闡述：
固體域區域需要注意，各部分命名如下圖：
2.2 網格設置
采用Fluent meshing進行網格劃分，增加固體域網格劃分，不做過多闡述：
3 FLUENT 設置
3.1 General設置與網格導入
首先導入網格，由于是三部分網格，因此需要通過附加case的方式，將其余兩部分網格導入，然后勾選穩態計算，具體設置如下圖所示。
展開 Fluent滑移網格----物理時間步長的設定【轉】
Moving Mesh法運動的不是坐標系，而是物理模型和部分網格。當旋轉區域及其內部物體的相對速度為0時，整個旋轉域作剛體轉動。在每個時間步需要將interface節點上的流動變量進行傳遞，以實現兩個區域的流場耦合求解。這相對于網格重生成的方法來說可以節省大量的計算成本。
由于Moving Mesh法采用的是非定常方法，計算量較大，因此合理地設定物理時間步和每步的迭代步數就很重要了。前者經驗上往往設為轉速倒數的1/10，轉速單位為rad/s；后者根據需要常設在10~30之間。
在用Moving Mesh進行非定常計算之前，可以先用定場的方式計算流場，這樣可以加快收斂速度，并提高非定常計算前期輸出結果的可信度。同時還要注意旋轉域的物理量往往變化劇烈，需要較密的網格，Pressure discretization建議采用presto!格式。
PS：滑移網格計算量確實挺大，我現在做的全機帶螺旋槳的網格，旋轉域100W，固定域200W，i5-760CPU四核全開，定常計算1000步迭代耗時仍要2h40min，非定常階段耗時14h
展開 openFoam中的滑移網格教程
本次教程主要試一下openFoam中的滑移網格，本次的算例的網格采用的是simCafe.org網站上的網格文件，將網格文件拷到新建的AMI文件夾中，創建system文件夾和system文件夾下的controlDict文件，然后執行fluentMeshToFoam命令將fluent網格轉換為openFoam格式網格，命令輸入如下圖所示，注意fluentMeshToFoam命令后要添加一個選項-writeZones，則轉換完后openFoam網格單元組cellZone文件中會有各個旋轉域的信息，省去后續的網格操作，此外該命令只能轉換ascii碼的fluent網格格式，需將2進制網格文件轉換為ascii碼格式。
轉換成功后如下圖所示：
該算例模擬了在來流以10m/s的速度流過軸流二維風扇，如下圖中所示，風扇的轉速為40RPM。
后面我們需要將修改網格的boundary文件，將各個流體域的交界面邊界設置為cyclicAMI，修改界面如下圖所示：
接著，我們創建constant下的dynamicMeshDict，由于該算例中有多個滑移旋轉區域，因此選用的動網格方法為multiSolidBodyMotionFvMesh，solidBodyMotionFvMesh只支持一個網格旋轉域，具體參數輸入如下圖中所示：
該算例中有四個旋轉域，因此，有四個對應旋轉的域參數字典信息。
后面修改邊界條件參數，本例中湍流模型采用kepsilon模型，因此，其邊界條件包含k和epsilon。
展開 ICFD的近期與未來發展摘要
滑移網格
滑移網格是一個可以在不需要網格重劃的情況下仿真瞬時旋轉系統的技術。當滑移網格被使用時，通常仿真區域會被分開成至少兩部分的體網格：一個網格含有旋轉的部件，其他網格則是包含剩下的區域，而在這兩種體網格間的界面即是滑移網格。所有的區域將同時求解，并利用線性約束來鏈接滑移網格。 圖十一顯示滑移網格的一個應用范例。
圖十一：滑移網格應用范例，黑線的范圍表示旋轉以及其他區域間的接口。
沉浸界面
沉浸接口法使用了不貼合邊界的網格，簡化了復雜邊界形狀的前處理過程。其目的在于根據在模型中不同部分的流場性質，結合使用沉浸接口以及貼合邊界的網格。這個新方法根據的是非連續有限元近似，可處理尖銳接口且允許結構互相接觸。圖十二顯示的是凸輪泵問題，由于凸輪彼此互相接觸，若使用典型的網格重構方法是非常具有難度的，這是一個使用沉浸接口法的典型例子。
圖十二：此圖顯示的是凸輪泵的幾何形狀，左側放大圖中顯示了部件相互接觸處以及此處網格，右側為求出的速度場圖。
作者簡介
Facundo Del Pin, 博士畢業于加州伯克利大學，2008 年加入后，主要從事CFD功能的開發和研究。
I?aki ?aldichoury，碩士畢業于法國國家航空和航天研究所，專業為空氣動力學和飛行力學。2011年加入LSTC后，主要從事LS-980中的新功能模塊的可靠性測試和技術支持工作。
Rodrigo R Paz 博士畢業于阿根廷利托拉爾國立大學，其專業為計算流體力學以及平行運算， 于2013年加入LSTC之后，主要從事ICFD以及流固耦合計算功能的開發。
展開 FLUENT精典案例#337#295#134-攪拌器仿真ICEM網格版
視頻包含CREO3.0流體域建模，DM模型處理、ICEM混合網格劃分、FLEUNT流體仿真設置及TECPLOT2015基本出圖視頻。視頻時長約110分鐘。
仿真基本方案：瞬態計算，VOF兩相流，MRF多重參考系法，并對SG滑移網格法的設置形式作了簡單介紹。
可贈送本例ICEM非結構網格劃分的視頻，共約8分鐘；追加有內容好評可贈送添加顆粒視頻（純屬顆粒相演示，未參考實際工況）及CFD-POST處理簡易視頻，共約11分鐘。
STAR-CD 3.24 (流體動力學分析)
STAR-CD最初是由流體力學鼻祖-英國帝國理工大學計算流體力學領域的專家教授開發的，他們根據傳統傳熱基礎理論，合作開發了基于有限體積算法的非結構化網格計算程序。在完全不連續網格、滑移網格和網格修復等關鍵技術上，STAR-CD又經過來自全球10多個國家，超過200名知名學者的不斷補充與完善，成為同類軟件中網格適應性、計算穩定性和收斂性最好的佼佼者。最新湍流模型的推出使得其在計算的穩定性、收斂性和結果的可靠性等方面在又得到了顯著的提高。
直升飛機表面的壓力分布
固定反應床CH3
！全世界3000多名用戶的軟件使用業績
！全年400的技術分析的算例和強大的支持力量
！具備最新的物理模型
！采用高速而可靠計算技術
！完全不連續網格、滑移網格和網格修復等關鍵技術
*后處理簡單便捷
*
分析計算的GUI清晰明了
*
可與各種CAD、CAE系統對口，進行數據套用
*
具有并行計算能力，包括內存共享模式和內存分散模式
渦輪內部溫度分布圖
展開 被動網格6DOF技術在垂直風力機優化設計中的應用
本案例的模擬得到了陜西工業科技攻關項目的支持，公開將模擬中的相關參數及成果與大家分享
傳統對于垂直風力機的模擬多采用滑移網格法，將流域分為旋轉區域和靜止區域，認為設定風力機轉速，這種方法操作簡單且能較為精確模擬出風力機的運動狀況，但這種方法做了過多簡化和假設與實際尚存在出入，如圖1所示為滑移網格模擬得到風垂直風力機速度場三維分布圖。
圖1滑移網格法得到的垂直風力機速度場三維分布圖
1.本案例采用的技術介紹
1.1 針對垂直風力機旋轉模擬最佳方法即被動網格法，但存在如下操作難度亦也是本案例的創新點：
（1）采用被動網格，對網格質量要求很高，很容易出現負體積；
（2）由于采用被動網格考慮的因素會更多，風力機的中心，慣性矩及體積等參數都需要借助solidworks，UG，ProE等進行獲取；
（3）需要編寫UDF函數
如圖2所示為本案例中采用的分析模型；
圖2本案例采用的五葉片分析模型
1.2 圖3為本例中采用的UDF函數；
圖3 本例UDF函數
1.3 網格劃分
建立局部網格的加密區，如圖4所示
圖4 網格劃分圖
2 結果分析圖
模擬可得垂直風力機葉片周圍的速度、壓力、湍流強度分布圖，以及不同葉片寬度下風力機的功率系數，從而可以用于確定風力機的最優設計，在保證功率系數最大的情況下，減少葉片表面風壓。
圖7為轉速為17rpm時不同葉片寬度的的力矩系數-時間曲線，從圖中可以看出，當葉片寬度為0.76m時力矩系數的周期性不是很明顯，同一周期內差別明顯，隨著葉片寬度的增加，力矩系數的變化出現了明顯周期性規律，同時可以看出葉片寬度在0.8m和0.82m時相同周期內各力矩系數的峰值之間差距相比于其他兩種葉片寬度最小。
展開 ANSA中旋轉區域的網格處理及fluent中interface設置
在CFD計算中，經常會用到計算區域中存在旋轉區域，比如泵、風機的葉片在旋轉，fluent里面提供了多重旋轉坐標、混合平面，滑移網格來實現計算區域的旋轉，區別是多重參考系和滑移網格計算的是一個穩態的充分發展的流動，滑移網格計算的是一非穩態的流動。使用這些方法在計算中往往需要將計算區域的網格單獨提出來進行處理，并且與其他區域的網格進行合并（merge）處理，在數據交接面上設置一對interface（混合平面法不需要設置interface，將上區域的出數據做一平均賦給下一區域的入口），所以對于復雜網格的處理難度就比較大。本文著重說一下，利用ansa軟件如何處理網格的merge以及怎樣利用fluent中的MRF來進行設置的。
以一簡單的二維模型來說明，幾何模型示意圖如下：
圖 1幾何模型示意圖
如圖所示，外面是一個正方形，邊長為10cm,里面有陰影的正方形為旋轉區域，其速度為300轉每分鐘，小正方里面充滿了水，外邊界邊外面大正方形初始為空氣，外邊界都是無滑移壁面。
1、網格處理
為了方便將大正方形命名為zone1,旋轉區域的小正方形，命名為zone2。打開ANSA，選擇CFD模塊。建立zone1、zone2。
展開 【仿真平臺性能測試】Fluent旋轉機械瞬態分析
本期選取了CFD領域典型的場景，基于滑移網格方法的旋轉機械流場分析，滑移網格方式進行旋轉機械計算可以獲得定轉子之間的時間精確解，精度相比穩態計算更高，計算要求也更苛刻，軟件也是采用CFD領域最常用的仿真軟件Fluent。我們來看下基于“神工坊”高性能工業仿真平臺的CFD瞬態計算，和其他仿真云平臺進行效率對比如何。
一、模型與網格
采用某品牌空調室外機作為瞬態分析的仿真模型，左側與后側的進口流域，以及前側的出口流域都考慮到計算中，并對空調內部結構簡化后進行網格劃分，最終網格單元數868萬，如下圖所示。其中，風扇葉片的旋轉速度是850rpm。
二、求解設置
根據該款旋轉機械的相關參數，經過理論計算得到該旋轉機械的最大速度為25.6m/s，折合馬赫數為0.075，為不可壓縮流動，故選擇壓力基求解器，湍流模型選用了適用于旋轉機械的k-ε Realizable模型。對于動區域計算模型，本次瞬態計算選擇了網格區域移動的滑移網格法，仿真的模擬時間為10s，相關設置如下。
三、仿真結果
迭代完成之后仿真云圖如下所示。
四、仿真平臺對比
進行Fluent旋轉機械瞬態分析時，所使用的“神工坊”高性能工業仿真平臺與其他兩家仿真云平臺的硬件參數如下表所示。
仿真云平臺
CPU型號
內存
主頻
神工坊
AMD EPYC 7742
512G
2.25GHz
仿真云平臺1
Intel Xeon(Cascade Lake) Platinum 8269
64G
2.5GHz
仿真云平臺2
Intel（R）Xeon(R) Platinum 8350C
64G
2.6GHz
計算過程中三個平臺的一些輸出日志如下。
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