交界面
關注創建者：llhhuc 創建時間：2018-09-02
交界面的視頻教程
旋轉機械被動運動UDF+6dof+交界面
本課程為旋轉機械被動計算問題，應用FLUENT中交界面處理、6dof、UDF等，具體操作見視頻，有以下注意事項： FLUENT打開選擇二維流動； 非定常計算； 編譯UDF，UDF內容如下，UDF命名為rotor，后綴為.c，UDF與case data放在同一文件夾； 做mesh interface交界面處理； 6dof設置，輸出運動歷史，可以得到角度位置信息，根據時間步等可以計算得到被動計算的角速度
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#295-ANSYS FLUENT攪拌器仿真手把手零基礎入門進階有聲解說教程
動域與靜域之間設置為交界面，交界面網格大小設置為0.02。 四、仿真基本設置 設置計算模式為基于壓力的瞬態計算； 設置湍流模型為標準的k-ε湍流模型，使用標準壁面函數； 設置流體材料屬性，密度1200，粘度0.002； 設置上槳區和下槳區轉速為800r/min。
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交界面的實例教程
這兩種面用于兩個區域的交界處，在此界面上不需要用戶輸入任何內容，只需要指定其位置。
一般內部節點單元的表面都默認是內部界面。
內部界面實際是兩個區域公用一個界面（只有一個面）。交界面（interface）也是兩個區域的交界，不同的是有兩個面成對出現。對于交界面，必須是重合或部分重合，需要在fluent中定義。交界面網格劃分可以不一樣，fluent會自動在重合的部分進行變量的插值和傳遞。這個功能使得劃分網格變得容易許多，對于復雜的模型可以采取分塊劃分。如果可以熟練的將兩個區域的網格劃分出來，并使得交界處的節點統一（合并節點），那么可以不用采用interface，直接采用interior是最好的選擇，因為采用這種方式即提高計算速度又提高計算精度。相反，采用interface由于插值過程的存在，必然會降低計算速度和精度。
注意：interior界面處的網格必須節點保持一致，interface可以不用一致，但要保證interface是成對出現的。
圖 interior面節點形式
鄭重聲明：本文由不吃醋的貓發布，所有內容僅代表個人觀點。版權歸懶貓窩窩和不吃醋的貓共有，歡迎轉載。原文鏈接：http://www.lanmaowang.com/?p=36096。
對文章中具體內容感興趣或者對使用CATIA幾何建模，ANSYS ICEM網格生成，Pointwise軟件使用方法，ANSYS Fluent軟件，CFD++軟件，STARCCM軟件及開源軟件SU2軟件感興趣的讀者可以關注技術鄰賬號：Oler或添加作者QQ3116264744。
展開 為了考慮流體與固體之間的相互作用，激活Fluid Structure Coupling，該模型允許在流-固界面進行隱式數據交換，從而實現流固耦合分析。Nonlinear Geometry模型用于模擬非線性現象，如大的位移和旋轉運動，以及細長零部件的拉伸或壓縮變形。對于非線性幾何現象（大應變）和非線性材料，平衡方程是非線性的。為了求解非線性方程組，Simcenter STAR-CCM+采用牛頓迭代法更新剛度矩陣。固體域激活的模型如圖4所示。
圖4 固體域所用模型
定義可壓縮流體的狀態方程，流體密度由聲壓和聲速計算得出。流體特性需要用Field Functions定義，包括流體密度、水聲速和密度-壓力導數，如表2所示。注意：需要激活可壓縮才能出現完整的屬性界面：Continua > Fluid Physics > Models >User Defined EOS node.
表2 水的屬性
其中的聲速和密度-壓力導數用Parameters定義，密度用Field Function給出，見圖5。材料物性的設置列于表3中。
圖5 Parameters和Field Functions定義
表3 水的材料物性設置
管道壁面的固體材料物性如表4所示。
表4 固體屬性
除流體速度外，其他物理量如位移、壓力和固體速度等的初值全部為0.
創建流-固界面
在流-固耦合問題中，流體和固體域通過共用的交界面交換場數據。由于FE solid stress框架完全基于Parts，因此可以從流體Parts和固體Parts之間的Contact 創建流-固交界面。通常在分配Parts到Regions時已經自動創建出Interface。
展開 ）；
二、多參坐標系（MRF模型）理論摘要
1、Overview；
MRF模型為穩態近似的方法，能夠在獨立的計算域內賦予不同的旋轉或平移速度，在移動計算域內使用移動參考坐標系方程進行求解（moving reference frame equations），靜止域（ω=0），方程簡化成靜止形式，動靜交界面位置，一個本地參考坐標系轉換被應用（local reference frame transformation）使在一個區域內的流體變量被使用計算在其相鄰區域邊界位置上流率；
注，MRF方法不能夠考慮移動區域對于相鄰區域（可能是移動或靜止）的相對運動，計算網格保持恒定不變，這是一種類似于在某一位置凍結（analogous to freezing）運動部件運動，并觀察轉子在某一位置的瞬態連續流場，因此MRF通常被成為是凍結轉子方法“frozen rotor approach”；
2、MRF Interface Formulation；
MRF形式被應用在交界面處將取決于使用的速度形式，交界面處需應用速度和速度梯度值（交界面處兩側絕對速度相等），速度矢量方程應隨著參考坐標系的改變而改變，標量方程如溫度、壓力、密度、湍動能等不需要特殊的處理（本地傳輸過程沒有任何改變）；
Fluent應用MRF模型，計算域被分成了多個子域（subdomains），相對于慣性坐標（stationary/inertial frame）子域可能是移動或旋轉的，子域守恒方程寫成關于子域參考坐標的形式；
注，動靜交界面邊界設置：選中靜域和動域間的所有“interface”（共節點形式），進行自動“mesh interface”創建（自動配對、命名并創建成“interior zones”）；
3、移動參考坐標系方程；
考慮坐標系統以線性速度vt進行平移并以角速度
展開 基于交界面處理的整機仿真
2000—2007年，美國斯坦福大學湍流研究中心（CTR）在美國能源部先進仿真與計算倡議（ASCI）項目的支持下，集中對航空發動機跨部件三維數值方法開展了研究，重點解決了兩部件不同程序之間的集成問題，并進行了測試和示范性的應用。例如，當燃燒室（NCC程序）和高壓渦輪（TFLO程序）采用不同的仿真程序時，實現跨部件數值仿真需要解決這兩個程序間交界面處理的問題。他們采用的是耦合多處理器求解器處理，即通過消息傳遞接口程序（MPI），建立多仿真程序并行同步通道，實現數據交換、時間同步以及當網格相對位置變化時重新初始化通信數據等功能。在交界面兩側的仿真程序需要通過插值給定相互的流動條件，達到交界面變量守恒。
2003年CTR進一步開展研究，解決了交界面并行通信處理以及大渦模擬（LES）和雷諾平均模擬之間聯合仿真的交界面邊界條件處理等關鍵技術，最后通過簡單流動測試算例證明了基于交界面處理信息技術的可行性及跨部件耦合計算的優勢。2005年，CTR將其耦合計算模塊發展成為高性能集成多物理仿真耦合器（CHIMPS），基于腳本語言Python編寫，同時運用了pyMPI并行包，使之能夠指定各仿真程序以及CHIMPS之間的通信。Python函數形式的編碼方式使得在執行程序時更加自由。此外，CHIMPS還包括一組通用內插和通信庫。為了驗證軟件的可行性，進行了簡單算例的預處理求解和插值誤差的確認，隨后開展了兩個應用研究。第一個應用是采用可壓和不可壓雷諾平均N-S方程耦合求解機翼流場；第二個應用是對渦扇發動機核心機進行氣動仿真（見圖3），壓氣機和渦輪采用RANS，而燃燒室采用低馬赫數大渦模擬。
展開 3）映射接觸交界面
流固耦合交界面的處理是流固耦合計算中的關鍵技術。建立流固耦合模型時需要在流體域和固體域間添加交界面，但流體網格通常比固體網格更加精細，交界面網格節點不存在一一對應的關系，交界面間是非共形網格。STAR-CCM+中流固耦合交界面使用映射接觸交界面，這種交界面不是壓印連接，而是依賴于交界面各面之間的間接關聯，用于數據映射器，這樣做的好處是允許交界面上存在非共形網格、映射過程沒有網格發生壓印，能夠保留最初創建的高質量網格。
4）剛體運動與變形疊加
為了在流體域中反映結構的變形，需要建立網格變形模型。在一些流固耦合的應用中，結構在變形的同時經歷了較大的剛體變形，結構的位移是剛體運動和變形的組合。比如固定在船上的螺旋槳隨著船體晃動的同時在水中耦合變形，作用在螺旋槳上的流體載荷和剛體運動產生的加速度載荷作為載荷傳遞給螺旋槳的結構模型。結構模型計算產生位移，螺旋槳周圍的流體網格隨之變形。
STAR-CCM+提供了多種形式，可以根據實際模擬的運動情況選擇合適的方案，要注意的是某些運動形式只能完成雙向或單向耦合。
3、雙向流固耦合的數據傳遞
四、風扇流固耦合案例
1、計算域模型
幾何模型為四葉風扇，固體域部分為扇葉。通過添加進口段和出口段，形成封閉的流體計算域，風扇通過滑移網格模擬，旋轉區域和固定區域之間通過Interface連接。
2、設置流程
3、固體域設置
1）網格采用定向網格（Directed Mesh）劃分，生成楔形網格，并采用高階單元。
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多材質射出成型（Multi-Component Molding，MCM）模擬最困難的地方在于不同材質（如雙色模、金屬嵌件）之間的接觸面處理，其模擬的準確度往往取決于組件交界面的處理。
以往工程師常面臨兩難：選擇非匹配網格（Non-matching Mesh）以節省建模時間，抑或追求極致的物理連續性，但得忍受手動對齊網格的繁瑣過程。
共節點和非共節點的混合網格使用，以及輕量化模式下的非共節點交界面設定提高處理大規模電池模型的效率。此外還有關于DCiR和LTI+HTC ROM的應用案例展示。
共節點和非共節點的混合網格使用，以及輕量化模式下的非共節點交界面設定提高處理大規模電池模型的效率。此外還有關于DCiR和LTI+HTC ROM的應用案例展示。
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4/22 | AI驅動的OSA模型助力高速電光仿真全流程
主題簡介：本次直播將會介紹一種用于高速光學 SerDes 鏈路仿真的新 IBIS-AMI 模型。
共節點和非共節點的混合網格使用，以及輕量化模式下的非共節點交界面設定提高處理大規模電池模型的效率。此外還有關于DCiR和LTI+HTC ROM的應用案例展示。</p><p><a href="https://v.ansys.com.cn/live/wBeyPF9X?
在此基礎上，后臺腳本自動生成底層交互指令，創建非一致性網格交界面。該機制確保了動量通量與質量通量在不同參考系邊界處的數據插值與嚴格守恒傳遞。
新增交界面模型：多孔階躍交界面模型、域內風扇交界面模型，無需精細建模即可快速模擬多孔介質、風扇等部件的宏觀效應。
5、后處理升級
幀選擇器與多模式動畫：支持按時間步、物理時間切換后處理結果；新增穩態動畫、瞬態動畫、AI網格歷程動畫、DPM粒子動畫四種模式，提供播放控制與視頻、動態圖導出功能。
計算消光比
在本節使用的示例文件中我們可以看到，第二塊晶體的非尋常折射率使光線在晶體與晶體的交界面發生了偏折。在第一塊晶體中，光軸方向與局部Z軸一致，因此不同偏振態光線的折射率相同。需要注意的是，在雙折射介質中S偏振所在的平面與晶軸垂直，P偏振所在平面與晶軸平行。因此當光線沿晶軸方向入射時，兩偏振態的光無法區分。
參考案例-多相流體-混合多相與大尺度交界面：齒輪潤滑
5. 空氣聲學與風噪 (Aeroacoustics & Wind Noise)
· 風噪 (Wind Noise)：模擬氣流經過A柱、后視鏡、門縫等部位產生的噪聲，并通過優化密封條設計和外形來降低傳入艙內的噪聲，提升NVH（噪聲、振動與平順性）性能。
STAR-CCM+提供了多種方法來處理葉輪的旋轉：</p><p> · Rigid Body Motion剛體運動（等同于Fluent滑移網格（Sliding Mesh）)：最精確的方法，葉輪區域實際旋轉，與靜止區域通過交界面進行數據交換。適用于瞬態模擬，能準確捕捉葉輪通過的瞬時效應（如功耗脈動），但計算成本最高。
