讓網(wǎng)格動起來（11）——網(wǎng)格重構(gòu)

對于三角形或四面體風(fēng)格區(qū)域,通常都會使用到彈簧光順方法。然而當(dāng)邊界位移遠(yuǎn)大于局部網(wǎng)格尺寸時,網(wǎng)格質(zhì)量會下降甚至?xí)霈F(xiàn)退化的網(wǎng)格單元。這可能會使網(wǎng)格實效(出現(xiàn)負(fù)體積網(wǎng)格),并因此導(dǎo)致計算收斂問題。

為什么彈簧光順方法會導(dǎo)致此類問題?主要原因在于:彈簧光順方法并不將網(wǎng)格質(zhì)量作為網(wǎng)格更新的判斷因素,而只是單純的將邊界運動作為參數(shù)擴(kuò)散至計算域中。

為了解決此問題,ANSYS FLUENT將這些超出網(wǎng)格偏斜度或尺寸標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)格收集起來,并在這些網(wǎng)格或面上局部進(jìn)行網(wǎng)格重構(gòu)。若新網(wǎng)格單元質(zhì)量達(dá)到網(wǎng)格質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),則進(jìn)行網(wǎng)格重構(gòu),否則,新網(wǎng)格將會被丟棄。

ANSYS FLUENT包含有很多種網(wǎng)格重構(gòu)方法,主要有以下幾種:局部單元重構(gòu)、局部區(qū)域重構(gòu)、局部面重構(gòu)(只用于3D)、面域重構(gòu)、cutcell域重構(gòu)(僅3D)以及2.5D面重構(gòu)(3D中)。網(wǎng)格重構(gòu)方法適合于以下網(wǎng)格類型:

(1)局部網(wǎng)格及局部面重構(gòu)方法只對區(qū)域中的三角形及四面體網(wǎng)格有效。(例如混合網(wǎng)格區(qū)域中,非三角形/四面體網(wǎng)格將會被忽略)

(2)區(qū)域重構(gòu)方法會將其它所有類型網(wǎng)格替換為三角形四面體網(wǎng)格(分別在2D及3D區(qū)域中),并且在3D邊界層中生成楔形、棱柱形網(wǎng)格。

(3)面域重構(gòu)方法在2D中只用于三角形網(wǎng)格,在3D模型中只用于四面體網(wǎng)格。并且在3D邊界層中能夠產(chǎn)生楔形/棱柱形網(wǎng)格。

(4)切割單元區(qū)域重構(gòu)方法能夠?qū)λ芯W(wǎng)格類型有效。

(5)2.5D重構(gòu)方法只在六面體網(wǎng)格或由三角形拉伸形成的楔形/棱柱型單元上有效。

網(wǎng)格重構(gòu)方法主要包含以下幾個參數(shù):如下圖所示。

(1)minimum length scale:最小網(wǎng)格尺寸,當(dāng)網(wǎng)格尺寸小于該尺寸時,網(wǎng)格將會被合并。

(2)maximum length scale:最大網(wǎng)格尺寸。當(dāng)網(wǎng)格尺寸大于該尺寸時,網(wǎng)格將會分裂。

(3)maximum cell skewness:當(dāng)網(wǎng)格歪斜度超出設(shè)定的尺寸時,網(wǎng)格會進(jìn)行重構(gòu)。

(4)maximum face skewness:該參數(shù)只在3D模型中有效,與單元歪斜度類似

(5)size remeshing interval:設(shè)置網(wǎng)格重構(gòu)間隔,通常時間步有關(guān)系。