搜索1. 在Fluent中,要使用動(dòng)網(wǎng)格模型,應(yīng)該怎么做?
需要在dynamicmesh(動(dòng)網(wǎng)格)面板中激活Dynamic Mesh(動(dòng)網(wǎng)格)選項(xiàng)。如果計(jì)算的是活塞運(yùn)動(dòng),則同時(shí)激活I(lǐng)n-Cylinder(活塞)選項(xiàng)。然后選擇動(dòng)網(wǎng)格模型,并設(shè)置相關(guān)參數(shù)
2. 在Fluent中,動(dòng)網(wǎng)格模型可以用來(lái)模擬什么問(wèn)題?邊界的運(yùn)動(dòng)形式有哪兩種?
動(dòng)網(wǎng)格模型可以用來(lái)模擬流場(chǎng)形狀由于邊界運(yùn)動(dòng)而隨時(shí)間改變的問(wèn)題。邊界的運(yùn)動(dòng)形式可以是預(yù)先定義的運(yùn)動(dòng),即可以在計(jì)算前指定其速度或角速度;也可以是預(yù)先未做定義的運(yùn)動(dòng),即邊界的運(yùn)動(dòng)要由前一步的計(jì)算結(jié)果決定。
3. 在Fluent中,網(wǎng)格的更新過(guò)程是怎樣的?網(wǎng)格的更新過(guò)程由FLUENT 根據(jù)每個(gè)迭代步中邊界的變化情況自動(dòng)完成。在使用動(dòng)網(wǎng)格模型時(shí),必須首先定義初始網(wǎng)格、邊界運(yùn)動(dòng)的方式并指定參予運(yùn)動(dòng)的區(qū)域?？梢杂眠吔缧秃瘮?shù)或者UDF 定義邊界的運(yùn)動(dòng)方式。FLUENT 要求將運(yùn)動(dòng)的描述定義在網(wǎng)格面或網(wǎng)格區(qū)域上。如果流場(chǎng)中包含運(yùn)動(dòng)與不運(yùn)動(dòng)兩種區(qū)域,則需要將它們組合在初始網(wǎng)格中以對(duì)它們進(jìn)行識(shí)別。那些由于周?chē)鷧^(qū)域運(yùn)動(dòng)而發(fā)生變形的區(qū)域必須被組合到各自的初始網(wǎng)格區(qū)域中。不同區(qū)域之間的網(wǎng)格不必是正則的,可以在模型設(shè)置中用FLUENT軟件提供的非正則或者滑動(dòng)界面功能將各區(qū)域連接起來(lái)。
4. 在Fluent中使用動(dòng)網(wǎng)格,為什么要具備一定的C語(yǔ)言編程基礎(chǔ)?
因?yàn)橐话銇?lái)講,在Fluent中使用動(dòng)網(wǎng)格,基本上都要使用到UDF,所以你最好具備一定的C語(yǔ)言編程基礎(chǔ)。
5. 在Fluent中,動(dòng)網(wǎng)格計(jì)算中網(wǎng)格的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程可以用哪三種模型進(jìn)行計(jì)算?
彈簧近似光滑模型(spring-based smoothing)、動(dòng)態(tài)分層模型(dynamiclayering)和局部重劃模型(local remeshing)。
6. 在Fluent中,彈簧近似光滑模型的使用范圍是什么?
原則上彈簧光順模型可以用于任何一種網(wǎng)格體系,但是在非四面體網(wǎng)格區(qū)域(二維非三角形),最好在滿足下列條件時(shí)使用彈簧光順?lè)椒?
(1)移動(dòng)為單方向。
(2)移動(dòng)方向垂直于邊界。
如果兩個(gè)條件不滿足,可能使網(wǎng)格畸變率增大。另外,在系統(tǒng)缺省設(shè)置中,只有四面體網(wǎng)格(三維)和三角形網(wǎng)格(二維)可以使用彈簧光順?lè)?如果想在其他網(wǎng)格類(lèi)型中激活該模型,需要在dynamic-mesh-menu 下使用文字命令spring-on-all-shapes?,然后激活該選項(xiàng)即可。
7. 在Fluent中,動(dòng)態(tài)分層模型的應(yīng)用有什么限制?
(1)與運(yùn)動(dòng)邊界相鄰的網(wǎng)格必須為楔形或者六面體(二維四邊形)網(wǎng)格。
(2)在滑動(dòng)網(wǎng)格交界面以外的區(qū)域,網(wǎng)格必須被單面網(wǎng)格區(qū)域包圍。
(3)如果網(wǎng)格周?chē)鷧^(qū)域中有雙側(cè)壁面區(qū)域,則必須首先將壁面和陰影區(qū)分割開(kāi),再用滑動(dòng)交界面將二者耦合起來(lái)。
(4)如果動(dòng)態(tài)網(wǎng)格附近包含周期性區(qū)域,則只能用FLUENT 的串行版求解,但是如果周期性區(qū)域被設(shè)置為周期性非正則交界面,則可以用FLUENT 的并行版求解。
8. 在Fluent中,應(yīng)用局部網(wǎng)格重劃模型應(yīng)注意什么事項(xiàng)?
局部網(wǎng)格重劃模型僅能用于四面體網(wǎng)格和三角形網(wǎng)格。在定義了動(dòng)邊界面以后,如果在動(dòng)邊界面附近同時(shí)定義了局部重劃模型,則動(dòng)邊界上的表面網(wǎng)格必須滿足下列條件:
(1)需要進(jìn)行局部調(diào)整的表面網(wǎng)格是三角形(三維)或直線(二維)。
(2)將被重新劃分的面網(wǎng)格單元必須緊鄰動(dòng)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)。
(3)表面網(wǎng)格單元必須處于同一個(gè)面上并構(gòu)成一個(gè)循環(huán)。
(4)被調(diào)整單元不能是對(duì)稱(chēng)面(線)或正則周期性邊界的一部分。
9. 在Fluent中,動(dòng)網(wǎng)格更新方法應(yīng)該根據(jù)什么來(lái)選擇?
通常來(lái)講,在一個(gè)case中,我們使用的更新方法都是根據(jù)網(wǎng)格類(lèi)型以及和要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)來(lái)選擇的,很多時(shí)候都是幾種更新方法搭配起來(lái)使用的。使用彈簧近似光滑法網(wǎng)格拓?fù)涫冀K不變,無(wú)需插值,保證了計(jì)算精度。但彈簧近似光滑法不適用于大變形情況,當(dāng)計(jì)算區(qū)域變形較大時(shí),變形后的網(wǎng)格會(huì)產(chǎn)生較大的傾斜變形,從而使網(wǎng)格質(zhì)量變差,嚴(yán)重影響計(jì)算精度。動(dòng)態(tài)分層法在生成網(wǎng)格方面具有快速的優(yōu)勢(shì),同時(shí)它的應(yīng)用也受到了一些限制。它要求運(yùn)動(dòng)邊界附近的網(wǎng)格為六面體或楔形,這對(duì)于復(fù)雜外形的流場(chǎng)區(qū)域是不適合的。使用局部網(wǎng)格重劃法要求網(wǎng)格為三角形(二維)或四面體(三維),這對(duì)于適應(yīng)復(fù)雜外形是有好處的,局部網(wǎng)格重劃法只會(huì)對(duì)運(yùn)動(dòng)邊界附近區(qū)域的網(wǎng)格起作用。
10.在Fluent中,設(shè)置動(dòng)網(wǎng)格問(wèn)題的步驟中需要注意什么?
在Solver(求解器)面板中選擇非定常流(unsteady)計(jì)算;設(shè)定邊界條件,即設(shè)定壁面運(yùn)動(dòng)速度;激活動(dòng)網(wǎng)格模型,并設(shè)定相應(yīng)參數(shù);指定移動(dòng)網(wǎng)格區(qū)域的運(yùn)動(dòng)參數(shù);保存算例文件和數(shù)據(jù)文件;預(yù)覽動(dòng)網(wǎng)格設(shè)置,菜單操作為:Solve -> Mesh Motion...;應(yīng)用自動(dòng)保存功能保存計(jì)算結(jié)果,在動(dòng)網(wǎng)格計(jì)算中,因?yàn)槊總€(gè)計(jì)算步中網(wǎng)格信息都會(huì)改變,而網(wǎng)格信息是儲(chǔ)存在算例文件中的,所以必須同時(shí)保存算例文件和數(shù)據(jù)文件;如果想建立網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)的動(dòng)畫(huà)過(guò)程,可以在Solution Animation(計(jì)算結(jié)果動(dòng)畫(huà))面板中進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。
11. ICEM西瓜皮網(wǎng)格劃分問(wèn)題?
(1)下面兩個(gè)問(wèn)題區(qū)域是角度較大的問(wèn)題,可以通過(guò)調(diào)整節(jié)點(diǎn)位置改善
(2)上面的問(wèn)題區(qū)域,可將三棱柱的修改為Y-block來(lái)解決網(wǎng)格出現(xiàn)的問(wèn)題
12. 在Fluent中,如何選擇網(wǎng)格更新模型?
在Mesh Methods(網(wǎng)格劃分方法)下面選擇Smothing(彈簧光順模型),Layering(動(dòng)態(tài)層模型)和(或)Remshing(局部網(wǎng)格重劃模型)。
13.在Fluent中,如何設(shè)置彈簧光順參數(shù)?
激活彈簧光順模型,相關(guān)參數(shù)設(shè)置位于Smoothing(光順)標(biāo)簽下,可以設(shè)置的參數(shù)包括Spring ConstantFactor(彈簧彈性系數(shù))、Boundary Node Relaxation(邊界點(diǎn)松弛因子)、Convergence Tolerance(收斂判據(jù))和Number ofIterations(迭代次數(shù))。
彈簧彈性系數(shù)應(yīng)該在0 到1之間變化,彈性系數(shù)等于0時(shí),彈簧系統(tǒng)沒(méi)有耗散過(guò)程,在圖中算例中,靠近壁面的網(wǎng)格沒(méi)有被改變,而是保持了原來(lái)的網(wǎng)格形狀和密度;在彈性系數(shù)等于1 時(shí),彈簧系統(tǒng)的耗散過(guò)程與缺省設(shè)置相同,從圖中可以發(fā)現(xiàn)壁面發(fā)生變形,壁面附近網(wǎng)格因?yàn)檫^(guò)度加密而質(zhì)量下降。因此在實(shí)際計(jì)算中應(yīng)該在0 到1 之間選擇一個(gè)適當(dāng)?shù)闹?。邊界點(diǎn)松弛因子用于控制動(dòng)邊界上網(wǎng)格點(diǎn)的移動(dòng)。當(dāng)這個(gè)值為零時(shí),邊界節(jié)點(diǎn)不發(fā)生移動(dòng);在這個(gè)值為1 時(shí),則邊界節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)計(jì)算中不采用松弛格式。在大多數(shù)情況下,這個(gè)值應(yīng)該取為0 到1之間的一個(gè)值,以保證邊界節(jié)點(diǎn)以合適的移動(dòng)量發(fā)生移動(dòng)。
收斂判據(jù)就是網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)移動(dòng)計(jì)算中,迭代計(jì)算的判據(jù)。迭代次數(shù)是指網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)移動(dòng)計(jì)算的最大迭代次數(shù)。
14. 在Fluent中,設(shè)定動(dòng)網(wǎng)格參數(shù)包括哪些內(nèi)容?
(1)選擇網(wǎng)格更新模型;
(2)設(shè)置彈簧光順參數(shù);
(3)動(dòng)態(tài)分層;
(4)局部網(wǎng)格重新劃分網(wǎng)格;
(5)設(shè)定活塞運(yùn)動(dòng)參數(shù)。
15. 在Fluent中,怎么確定分解網(wǎng)格的兩種方法?
通過(guò)設(shè)定Constant Height(常值高度)與Constant Ratio(常值比例)可以確定分解網(wǎng)格的兩種方法。
16.在Fluent中,怎么進(jìn)行局部網(wǎng)格重新劃分網(wǎng)格?
在Remeshing(重劃網(wǎng)格)標(biāo)簽下,設(shè)置與局部重劃模型相關(guān)的參數(shù)。可以設(shè)置的參數(shù)包括Maximum Cell Skewness(最大畸變率)、Maximum CellVolume(最大網(wǎng)格體積)和Minimum Cell Volume(最大網(wǎng)格體積),其含義如前所述,主要用于確定哪些網(wǎng)格需要被重新劃分。在缺省設(shè)置中,如果重新劃分的網(wǎng)格優(yōu)于原網(wǎng)格,則用新網(wǎng)格代替舊網(wǎng)格;否則,將保持原網(wǎng)格劃分不變。
如果無(wú)論如何都要采用新網(wǎng)格的話,則可以在Options(選項(xiàng))下面選擇Must Improve Skewness(必須改善畸變率)選項(xiàng)。如果Options(選項(xiàng))下面的Size Function(尺寸函數(shù))被激活,則還可以用網(wǎng)格尺寸分布函數(shù)標(biāo)志需要重新劃分的網(wǎng)格。假設(shè)在某點(diǎn)附近的理想網(wǎng)格尺寸為L(zhǎng) ,而某個(gè)網(wǎng)格的尺寸為L(zhǎng)' ,如果:
L’不屬于[0.8*gamma*L,1.25*gamma*L]
則網(wǎng)格被標(biāo)志為需要重新劃分的網(wǎng)格,并在隨后的計(jì)算中被重新劃分。式中的gamma用下面的公式計(jì)算:
當(dāng)alpha>0時(shí),gamma=1+alpha*d_b^(1+2*beta)
當(dāng)alpha<0時(shí),gamma=1+alpha*d_b^[(1-beta)^-1]
式中d_b為網(wǎng)格到壁面邊界的最小距離,alpha和beta就是需要設(shè)置的Size Function Variation(尺寸函數(shù)增量)和Size Function Rate(尺寸函數(shù)變化率)。
以上兩式中,alpha以邊界網(wǎng)格尺寸為基準(zhǔn)控制內(nèi)部網(wǎng)格的大小,alpha等于0.5表示內(nèi)部網(wǎng)格的尺寸至少是邊界網(wǎng)格的1.5倍,alpha等于-0.5表示內(nèi)部網(wǎng)格的尺寸等于邊界網(wǎng)格的0.5倍,如果alpha等于0則表示內(nèi)部網(wǎng)格與邊界網(wǎng)格大小相同;bata的取值在-1到1之間,用于控制網(wǎng)格從邊界到內(nèi)部區(qū)域的變化速率。Beta取正值表示網(wǎng)格變化速率較慢取負(fù)值則表示變化速率較快,取0 則表示網(wǎng)格從邊界到內(nèi)部區(qū)域呈線性變化。
另外一個(gè)選項(xiàng)Size Function Resolution(尺寸函數(shù)分辨率)用于定義尺寸分布函數(shù)對(duì)網(wǎng)格大小的分辨率,其參照值是最小網(wǎng)格尺寸。
點(diǎn)擊Use defaults(使用缺省值)按鈕,可以恢復(fù)系統(tǒng)缺省設(shè)置。
17. 在Fluent中,設(shè)定活塞運(yùn)動(dòng)參數(shù)需要主要什么?
如果在計(jì)算中選擇使用In-cylinder(活塞)模型,需要指定Crank Shaft Speed(曲柄速度)、Starting Crank Speed(曲柄起始速度)、Crank Period(曲柄周期)以及Crank Angle Step Size(曲柄角度時(shí)間步長(zhǎng))。
FLUENT中還提供一個(gè)內(nèi)建函數(shù)用于計(jì)算活塞位置。這個(gè)函數(shù)的自變量為曲柄轉(zhuǎn)角,如果選用這個(gè)函數(shù),還需要指定Piston Stroke(活塞行程)和Connecting Rod Length(連接桿長(zhǎng)度)二個(gè)參數(shù)。
18. 在Fluent中,如何定義動(dòng)網(wǎng)格的運(yùn)動(dòng)方式?
在計(jì)算動(dòng)網(wǎng)格問(wèn)題時(shí),必須定義動(dòng)網(wǎng)格區(qū)的運(yùn)動(dòng)方式。在動(dòng)網(wǎng)格區(qū)為剛體運(yùn)動(dòng)時(shí),可以用型函數(shù)和UDF 來(lái)定義其運(yùn)動(dòng);在動(dòng)網(wǎng)格區(qū)為變形區(qū)域時(shí),則需要定義其幾何特征及局部網(wǎng)格重劃參數(shù);如果動(dòng)網(wǎng)格區(qū)既做剛體運(yùn)動(dòng)又有變形發(fā)生,則只能用UDF 來(lái)定義其幾何形狀的變化和運(yùn)動(dòng)過(guò)程。
19. FLUENT三種動(dòng)邊界控制實(shí)現(xiàn)方法是什么?
(1)void DEFINE_CG_MOTION (UDFname,Dynamic_Thread * dt,real vel[ ], real omega[ ],real time,real dtime)。
此函數(shù)接口用于控制剛體的運(yùn)動(dòng),用戶把剛體質(zhì)心運(yùn)動(dòng)速度和角速度分別賦值給vel和omega, FLUENT根據(jù)它們的值來(lái)自動(dòng)計(jì)算出邊界下一步的位置,從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)邊界的控制; 剛體質(zhì)心的位置可以在函數(shù)接口界面對(duì)話框中定義。Dynamic Zones中的dwall就是要控制的動(dòng)邊界,Motion UDF/Profile中的就是UDFname,從中可看出它已被制定成用于控制dwall,理論上 FLUEN T可以通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)無(wú)窮多個(gè)動(dòng)邊界的控制; C.G.Location用于設(shè)定初始位置的質(zhì)心,C.G.Orientation用于設(shè)定剛體的初始角度。一般適用于剛體本身不變形的運(yùn)動(dòng)。
(2)void DEFINE_GEOM(char name,Domain * d,Dynamic_Thread * dt,real * position)。
此函數(shù)接口用于控制變形體的邊界運(yùn)動(dòng), position就是運(yùn)動(dòng)邊界上某網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的位置值,用戶可以通過(guò)對(duì)其賦值達(dá)到控制效果, position [0]對(duì)應(yīng)邊界節(jié)點(diǎn)的x坐標(biāo), position [1]對(duì)應(yīng)y 坐標(biāo),position [2]對(duì)應(yīng)z坐標(biāo); FLUENT自動(dòng)遍歷所有的邊界節(jié)點(diǎn),因此適用于有規(guī)律的可以用函數(shù)描述的運(yùn)動(dòng)邊界。
(3)void DEFINE_ GRID_MOTION(name,d,dt,time,dtime)。
此函數(shù)接口也用于控制形體的邊界運(yùn)動(dòng)。主要用于更加復(fù)雜的控制,用戶需要自己利用 FLUENT提供的其他函數(shù)來(lái)遍歷運(yùn)動(dòng)邊界上的節(jié)點(diǎn),并對(duì)其位置進(jìn)行控制,因此 UDF編程比前面兩種復(fù)雜得多。它甚至可以事先生成好邊界數(shù)據(jù),在計(jì)算中把數(shù)據(jù)讀入,完成復(fù)雜形體控制。
20. 在Fluent中,預(yù)覽動(dòng)網(wǎng)格的操作步驟是什么?
在設(shè)置好動(dòng)網(wǎng)格模型及動(dòng)網(wǎng)格區(qū)的運(yùn)動(dòng)方式后,可以通過(guò)預(yù)覽的方式檢查設(shè)置效果。預(yù)覽功能在Mesh Motion(網(wǎng)格運(yùn)動(dòng))面板中進(jìn)行設(shè)置,啟動(dòng)這個(gè)面板的菜單操作為:Solve-> Mesh Motion...
預(yù)覽操作步驟如下:
(1)在參數(shù)設(shè)置完畢后,首先保存算例(case)文件。因?yàn)榕c網(wǎng)格設(shè)置有關(guān)的記錄都保存在算例文件中,在預(yù)覽過(guò)程中伴隨著網(wǎng)格的更新,與網(wǎng)格有關(guān)的記錄也不斷被刷新,如果不進(jìn)行保存,則無(wú)法恢復(fù)原始設(shè)置狀態(tài),在發(fā)現(xiàn)參數(shù)設(shè)置問(wèn)題后就無(wú)法進(jìn)行更改了。
(2)設(shè)置迭代時(shí)間步數(shù)和時(shí)間步長(zhǎng)。在計(jì)算過(guò)程中,當(dāng)前時(shí)間將被顯示在Current MeshTime(當(dāng)前網(wǎng)格時(shí)間)欄中。如果在計(jì)算中選用了活塞模型選項(xiàng),則時(shí)間步長(zhǎng)用曲柄速度(shaft speed)和曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)步長(zhǎng)(crank angel step size)計(jì)算得出。
(3)為了在圖形窗口中預(yù)覽網(wǎng)格變化過(guò)程,需要激活Display Options(顯示選項(xiàng))下的Display Grid(顯示網(wǎng)格),并在Display Frequency(顯示頻率)中設(shè)置顯示頻率,即每分鐘顯示圖幅數(shù)量。如果要保存顯示的圖形,則同時(shí)激活Save Hardcopy(保存硬拷貝)選項(xiàng)。
(4)點(diǎn)擊Preview(預(yù)覽)按鈕開(kāi)始預(yù)覽。
21. 在Fluent中,定義了活塞運(yùn)動(dòng)時(shí),其預(yù)覽操作步驟是什么?
(1)在Display Grid(顯示網(wǎng)格)面板中選擇準(zhǔn)備預(yù)覽的網(wǎng)格區(qū)域。
(2)在IC Zone Motion(網(wǎng)格運(yùn)動(dòng))面板中,設(shè)置曲柄角度增量(Increment)和迭代步數(shù)(Number of Steps)。
(3)點(diǎn)擊Preview(預(yù)覽)按鈕開(kāi)始預(yù)覽。
