Fluent中的多面體轉(zhuǎn)化功能

用過STAR-CD或STAR CCM+的人一定對其中的多面體網(wǎng)格(Polyhedra)功能印象深刻。多面體網(wǎng)格相對于非六體網(wǎng)格的其它各種類型的網(wǎng)格來說,最大的優(yōu)勢在于其能大大減小網(wǎng)格的數(shù)量。至于其它方面的優(yōu)勢,可以查閱相關(guān)的資料。其實(shí)在FLUENT中也是可以應(yīng)用多面體網(wǎng)格的。FLUENT中可以通過將四面體、金字塔等非六面體網(wǎng)格轉(zhuǎn)化為多面體網(wǎng)格,轉(zhuǎn)換后的網(wǎng)格數(shù)量可降至原來的1/5~1/3。ANSYS FLUENT中具有兩種轉(zhuǎn)化方式:

(1)轉(zhuǎn)化整個計算域中的網(wǎng)格。(只適用于計算域內(nèi)的tetrahedra、wedge及prism網(wǎng)格)

(2)轉(zhuǎn)化歪曲的四面體網(wǎng)格。

1、網(wǎng)格轉(zhuǎn)化過程

多面體網(wǎng)格轉(zhuǎn)化過程只能用于包含有四面體和/或棱柱網(wǎng)格的3D網(wǎng)格。

在轉(zhuǎn)化過程開始,ANSYS FLUENT將非六面體網(wǎng)格分解為多個子區(qū)域,該區(qū)域稱之為”dual”。每一個dual都與原網(wǎng)格的一個節(jié)點(diǎn)相關(guān)。這些dual在原節(jié)點(diǎn)的周圍組合成多邊形。所有共享一個特殊節(jié)點(diǎn)的dual集合組成每一個多面體網(wǎng)格。當(dāng)多面體形成后,該節(jié)點(diǎn)可以刪除掉。

為了更好地了解dual的形成過程,可以以一個簡單四面體網(wǎng)格作為例子進(jìn)行考慮。每一個單元都以以下的方式進(jìn)行分解:首先,連接面的形心與該面上的邊的中心形成新的邊。然后,將新形成的邊進(jìn)行連接形成新的面。這些新的內(nèi)部面構(gòu)成了單元dual之間的邊界。并且將原單元分解成4個子體積。為減少最終多面體網(wǎng)格面的數(shù)量,這些分割面在凝聚過程中可能被調(diào)整或合并。

圖1 dual的形成過程

圖2 形成的多面體網(wǎng)格

注意:六面體網(wǎng)格不能轉(zhuǎn)化為多面體網(wǎng)格。

在fluent中將計算域中網(wǎng)格轉(zhuǎn)化多面體網(wǎng)格,可以采用菜單:Mesh > Polyhedra > Covert Domain

2、計算域多面體網(wǎng)格轉(zhuǎn)化的限制

(1)已包含多面體網(wǎng)格的區(qū)域不能被轉(zhuǎn)化

(2)包含有懸掛節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)格無法被轉(zhuǎn)化。這包含通過懸掛節(jié)點(diǎn)自適應(yīng)生成的網(wǎng)格以及由gambit的Hex Core及TGrid的HexCore網(wǎng)格算法生成的網(wǎng)格。

(3)以下一些命令無法在包含有多面體網(wǎng)格的區(qū)域中使用:1)mesh/modify-zones/extrude-face-zone-delta方本命令。2)mesh/modify-zones/extrude-face-zone-para文本命令。3)fuse功能。4)歪曲光順。5)節(jié)點(diǎn)交換無法應(yīng)用于多面體單元。

(4)應(yīng)用了多面體網(wǎng)格的計算區(qū)域無法使用網(wǎng)格自適應(yīng)。

(5)動網(wǎng)格模型中無法使用多面體網(wǎng)格。

3、轉(zhuǎn)化歪曲四面體網(wǎng)格

通過菜單Mesh > Polyhedra > Covert Skewed Cells…

只轉(zhuǎn)化計算域內(nèi)歪曲度較大的四面體網(wǎng)格。