本算例演示利用STAR CCM+中的网格重构功能模拟仿真摆线泵内部流场。

摆线泵是一种包含有内转子和外转子的装置，其内转子和外转子具有与其齿数相关的不同转速，当转子旋转时，通过转子间动态变化的容积将流体从入口输送到出口。

摆线泵模拟的最大问题是处理转子之间的狭小间隙。转子旋转会导致小间隙中的网格质量降低。在STAR CCM+中可以使用Remeshing模型处理此类问题。

案例所模拟的摆线泵外转子包含12个齿，内转子包含11个齿，其的转速与齿数满足以下函数关系：

几何模型如下图所示。

几何模型如下图所示。

放大图形可以看到齿间存在小的间隙。

注：计算过程中，两齿不能完全接触。

导入的仿真文件中已经预置了进出口部分的网格参数，这里只需要指定两个转子的网格参数即可。

当网格重构时，网格生成管道需确保泵处于正确的位置。此外，齿间间隙较小，可以应用Directed Mesh方法以减少轴向方向上的网格数量。为摆线体定义两个运动变换操作，一个布尔减操作及一个Directed Mesh操作。

1、定义两个旋转运动

2、定义区域旋转

3、构造计算区域

4、设置网格参数

生成的网格如下图所示。

模拟运动时，时间步长应与网格运动相匹配。运动对象周围的流场随对象的运动而变化。因此时间步长应足够小，以捕获运动引起的变化。本案例要求解旋转过程中小间隙内的流动，因此选择时间步长大小以匹配一个旋转角度。当涉及复杂物理时，例如多相流，时间步长还应该进一步减小。

在本教程中，两个转子的配置如下所示：

注：其它的选项按常规流动计算设置，这里已经预先选择完毕。

摆线转子壁面的运动通过变形器来实现。

为了避免小间隙中的网格发生极度变形，需要为PumpFluid区域的内壁面指定为Constraint变形器边界，使其沿内部几何部件的壁面滑动。通过让顶点自由滑动，与强制刚性位移相比，变形网格的强度更小。对于具有小间隙的变形问题，此方法可在不出现负单元格的情况下，在多个时间步上进行变形。

通常，变形过程必须在没有负网格的情况下至少在2-3个时间步内成功，否则网格重构求解器将激活恒定重构，而不会改善网格质量。建议对没有锐边的曲面使用约束方法。否则在旋转期间将无法正确表示曲面。

本案例来自STAR CCM+随机自带案例，为最近几个版本新增案例。

类似这种狭缝结构在泵类模型中经常会碰到，目前可选的方法包括利用重叠网格、网格重构等。但这些方法都有各自的麻烦之处。

STAR CCM+的Remeshing功能计算效率较低，计算一段时间时间后要停下来重新生成网格，如果重生成的网格与之前的网格差距过大，会造成极大的插值误差，因此在使用此方法的过程中，尽量减小时间步长，以避免网格重构前后的网格节点差距过大。

文章来源：CFD之道