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Fluent动网格【17】:overset网格

overset网格(重叠网格)技术其实并不是Fluent专有的,确切的说,是Fluent在比较新的版本中才添加的方法,用于处理的动网格处理。在一些成熟的商用CFD软件中,重叠网格技术已经被当做了解决动网格问题的主要方法。 
重叠网格技术原理上还是比较复杂的,但是在实际应用中要比网格重构简单得多,而且也不会担心出现出现负体积的情况。

简单介绍

重叠网格在使用过程中需要使用两套网格,如下图所示。 

 

图中包含了背景网格(background mesh)以及一个前景网格(图中的component mesh),在重叠网格中,可以同时包含几个前景网格。 

 

重叠网格技术采用数学方法处理这两套网格,得到最终的计算网格。如上两幅图在计算过程中的实际模型分别如下图所示。 

 

 

实际上在使用重叠网格过程中,这些技术细节都不用考虑,我们需要关注的是运动部件运动的定义,在这里是定义运动区域的运动,应用之前运动区域定义的方式就可以解决了。

应用方式

  • 网格模型准备 
    首先当然要准备两套网格。网格的准备可以是在任何前处理软件中(如ICEM CFD、Mesh等),但是需要注意的是网格组装过程中,需要保证两个区域的相对位置正确,而且尽可能保证区域运动过程中重叠位置网格尺寸相当。建议在mesh中划分网格,当然ICEM CFD中也是没有问题的。

  • 运动定义 
    不管是平动、转动还是不规则运动,在重叠网格中,都是将运动指定给前景网格区域。因此可以利用Profile文件或DEFINE_ZONE_MOTION定义运动。

局限性

重叠网格在Fluent中还属于新玩意儿,目前存在很多的局限性。这些局限性包括:

  • 重叠区域中不能包含有固体网格域。如果计算域中存在固体域,则需要将其从重叠系统中分离开。

  • 前景网格区域不能包含有不一致的interface

  • 前景网格区域中不能包含有周期边界

  • 背景网格区域中不能包含有overset边界

  • 前景网格边界不能与coupled壁面重叠

  • 重叠网格与动网格的remeshing或Layering不兼容

  • 在有重叠网格的区域,不能使用FMG初始化

  • 不能使用FAS多层网格模型

  • 无法激活Implicit residual smoothing方法

兼容性

目前Fluent最新版本中的重叠网格已经比较成熟,能够与绝大多数模型相兼容。

  • 压力基求解器

    • 平面2D以及3D流动中使用绝对速度格式

    • 支持Cell-base、Green-Gauss以及Least-Squares梯度方法

    • 所有的压力插值格式

    • 一阶及二阶空间格式

    • 压力速度耦合算法中的耦合格式

    • 伪瞬态方法

  • 密度基求解器

    • 平面2D以及3D流动中使用绝对速度格式

    • 可压缩流动

    • 支持Cell-base、Green-Gauss以及Least-Squares梯度方法

    • 所有的对流通量类型(Roe-FDS、AUSM以及低扩散Roe-FDS)

    • 一阶及二阶空间格式

    • 压力速度耦合算法中的耦合格式

    • 伪瞬态方法

  • k-epsilon以及标准k-omega湍流模型

  • 使用一阶瞬态格式的动网格及滑移网格

  • 所有的AMG模型

  • 内部边界(包括exhaust fan、inlet vent、intake fan、outlet invent、fan、porous-jump以及radiator)只能出现在非overset区域

  • 支持hybrid及standard初始化

  • 重叠网格可以支持任意类型的网格,包括自适应网格

使用重叠网格

采用以下流程:

  • 修改前景网格的边界类型为overset

  • 创建背景网格与前景网格的interface。

  • 设置前景网格区域的运动 

其他的就没什么好设置的了,让区域动起来吧。 

so easy, just try!

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道

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