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
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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:
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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。
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前景网格区域不能包含有不一致的interface
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前景网格区域中不能包含有周期边界
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背景网格区域中不能包含有overset边界
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前景网格边界不能与coupled壁面重叠
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重叠网格与动网格的remeshing或Layering不兼容
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在有重叠网格的区域,不能使用FMG初始化
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不能使用FAS多层网格模型
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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。
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压力基求解器
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平面2D以及3D流动中使用绝对速度格式
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支持Cell-base、Green-Gauss以及Least-Squares梯度方法
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所有的压力插值格式
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一阶及二阶空间格式
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压力速度耦合算法中的耦合格式
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伪瞬态方法
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密度基求解器
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平面2D以及3D流动中使用绝对速度格式
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可压缩流动
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支持Cell-base、Green-Gauss以及Least-Squares梯度方法
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所有的对流通量类型(Roe-FDS、AUSM以及低扩散Roe-FDS)
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一阶及二阶空间格式
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压力速度耦合算法中的耦合格式
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伪瞬态方法
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k-epsilon以及标准k-omega湍流模型
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使用一阶瞬态格式的动网格及滑移网格
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所有的AMG模型
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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
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支持hybrid及standard初始化
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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:
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修改前景网格的边界类型为
overset
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创建背景网格与前景网格的interface。
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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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