流体力学与仿真模拟基础(十六):动网格分析

发布网友发布时间：2024-09-30 12:09

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热心网友时间：2024-10-21 08:43

深入探索：动态网格分析在流体力学中的魔术

在流体力学的仿真模拟世界中，动态网格（DM）模型如同魔术般地捕捉着流场随时间演变的每一个细节。DM模型的核心理念在于，它能精准地模拟那些因边界运动而动态变化的流场，无论是预设的速度或角速度，还是由计算结果驱动的未知运动。

FLUENT，这一强大的工具，要求我们将运动的描述精确地刻画在网格表面上，区分静止与运动区域。当流场包含运动与静止两种区域时，必须在初始网格中整合它们，确保那些因邻域运动而变形的区域被正确识别。

动态网格模型在FLUENT中提供了四种独特的模型，每一种都针对特定的运动特性设计。动态网格模型（Dynamic Mesh）涵盖了通用的刚体运动，包括边界变形，而In-cylinder模型则聚焦于活塞运动的特殊场景。2.5D网格运动适合处理平面或近似平面的运动，挤压几何的特殊网格重构方法允许三角形网格在体积内灵活变形，尤其在捕捉裂缝细节上，它展现出了优于结构网格的贴合效果。

Six DOF Sovler则将流体动力学的耦合运动与网格表面的运动特性紧密结合，使得网格表面能够动态反映压力、反作用力，甚至包括重力和其他作用力。弹性光顺（Smoothing）和几何重构（Local Remeshing）技术如同弹簧和海绵般，保持网格的连通性，同时在必要时进行局部调整。铺层法（Layering）则根据域的扩张或收缩调整单元数量，结构网格与非结构网格各有适用场景。

选择弹簧光顺模型时，需注意其对网格运动方向和垂直于边界的要求，以避免过度的网格畸变。弹簧弹性系数（Spring Constant Factor）和边界点松弛因子（Boundary Node Relaxation）的调整，旨在精细控制网格的动态行为，而收敛判据（Convergence Tolerance）和迭代次数则是确保计算精度的关键。

当网格的大小和形状偏离预设*时，FLUENT会自动进行局部网格重构，这在非结构网格中尤为显著。然而，这一过程也伴随着网格的光滑处理，以保持网格的连续性和稳定性。理解并恰当地设置这些参数，是动态网格分析成功的关键所在。

总的来说，动态网格分析为流体力学仿真带来了无比的灵活性和精确度。通过巧妙地运用这些模型和参数，我们可以深入揭示复杂的流动现象，为设计和优化提供强大的工具。