【Fluent案例】23:重叠网格 |
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本案例利用Fluent的重叠网格(Overset)功能实现部件的运动。 说明:重叠网格能实现与传统动网格相同的功能,然而却不必担忧会出现负体积。目前最大的缺点可能在网格准备及计算精度上。 1 案例描述 如图所示一个长400mm,宽80mm的密闭容器中存在一个直径10mm的小球,其运动轨迹为正弦分布。 ![]() 小球的运动规律为:
2 几何准备 重叠网格与常规计算所准备的模型有所不同,其需要两套计算网格(前景网格与背景网格),因此几何也需要两个重叠的几何体。 启动Workbench,加载模块Fluid Flow(Fluent) 右键选择A2单元格,点击弹出菜单项New DesignModeler Geometry…进入DM模块 ![]() 在XYPlane上创建一个长400mm,宽80mm的矩形草图,点击菜单Concept → Surface From Sketches创建几何面 ![]() 鼠标选中模型树节点XYPlane,点击工具栏按钮New Sketch创建新的草图 ![]() 这里一定要新建草图,否则后面没办法创建新的平面 绘制如下图所示的草图。 ![]() 点击菜单Concept → Surface From Sketches创建新的几何面 ![]() 在生成几何面过程中,确保Operating选项为Add Frozen,这样生成的几何体才不会被合并。 最终生成的几何如图所示,命名模型树节点分布为foreground及background 模型树节点如图所示。 ![]() 生成的几何体如图所示。 ![]() 关闭DM模块返回至Workbench工作界面 3 生成网格 双击A3单元格进入Mesh模块 重叠网格基本规则:为减小计算误差,网格重叠区域的前景网格与背景网格尺寸尽量保持一致。 本案例简单起见,为前景网格及背景网格指定相同的尺寸。 右键选在模型树节点Mesh,点击弹出菜单项Insert → Sizing 属性窗口中设置Geometry为所有几何面,设置Element Size为2 mm ![]() 右键选择模型树节点Mesh,点击弹出菜单项Generate Mesh生成网格 ![]() 其实也可以在其他外部网格生成软件中分别对两个部件生成网格,之后再在Fluent中组装网格。 按下图所示对边界进行命名。 ![]() 图中的ovsetWall边界命名非常重要,在Fluent中要单独为其设置边界条件。 鼠标选中模型树节点Mesh,点击工具栏按钮Update更新网格 关闭Mesh模块,返回至Workbench工作界面 4 定义区域运动 本例的区域运动采用UDF宏DEFINE_ZONE_MOTION来定义。 用任何文本编辑器编写该程序代码后,将其保存到.ex4-4_filesdp0FFFFluent,命名为move.c。 该宏文件可以以解释或编译的形式加载。 5 Fluent设置 鼠标双击A4单元格进入Fluent模块,启动过程中激活Double Precision选项 5.1 解释UDF程序右键选择模型树节点Parameters & Customization > User Defined Functions,点击弹出菜单Interpreted…弹出代码解释对话框 ![]() 对话框中点击Browse…按钮,弹出的文件选择对话框中选择文件move.c,点击按钮Interpret解释源代码 点击按钮Close关闭对话框 ![]() 鼠标双击模型树节点General,右侧面板中激活选项Transient采用瞬态计算 ![]() 右键选择模型树节点Models > Viscous,选择菜单项Model → Standard k-epsilon开启湍流模型 ![]() 双击模型树节点Cell Zone Conditions > contact_region_trg弹出计算域定义对话框 修改Zone Name为foreground 激活选项Mesh Motion,设置Zone Motion Function为zonemove 点击OK按钮关闭对话框 ![]() 这里的zonemove即前面定义的udf名称。 双击模型树节点Cell Zone Conditions > contact_region_src弹出计算域定义对话框 修改Zone Name为background,其他参数保持默认设置 点击OK按钮关闭对话框 ![]() 右键选择模型树节点Boundary > ovsetwall,点击右键菜单Type → overset更改边界类型 ![]() 设置边界为overset边界后,模型树自动添加节点Overset Interfaces 5.6 Overset Interfaces设置右键选择模型树节点Overset Interfaces,点击弹出菜单项New…打开新建重叠交界面对话框 ![]() 如下图所示,设置Overset Interface名称为oversetinterface,选择Background Zones为background,设置Component Zones为foreground,点击Create按钮创建交界面 点击Close按钮关闭对话框 ![]() 右键选择模型树节点InItialization,点击弹出菜单项Initialize进行初始化 ![]() 双击模型树节点Calculation Activities > Autosave,弹出设置对话框 设置Save Data File Every(Time Steps)选项为1 点击OK按钮关闭对话框 ![]() 双击模型树节点Calculation Activities > Solution Animations,弹出设置对话框 设置Record after every为1 Time Step 设置Storage Type为In Memory 点击按钮New Object → Contours,新建速度显示云图contour-1 选中Animation Object列表项contour-1 点击OK按钮创建动画录制 ![]() 双击模型树按钮Run Calculation,右侧面板中设置Time Step Size为0.05 s,设置Number of Time Steps为120 设置Max Iterations/Time Step为40 点击按钮Calculate开始计算 ![]() 6 计算后处理 运动情况如图所示。后处理过程与常规计算后处理完全相同。由于本案例重点在于演示重叠网格的建模及设置步骤,因此后处理过程不再赘述。 本篇文章来源于微信公众号: CFD之道 |
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