壁面和重叠边界之间的动态切换

如果需要从壁面边界类型自动切换为重叠边界类型(反之亦然),可为重叠网格应用使用动态重叠行为。

此类应用的示例如下:

  • 频繁反向旋转的对象(例如,螺杆泵)
  • 具有可变半径的气缸中的内燃机活塞运动

创建重叠网格交界面之后,动态重叠行为选项可用于壁面边界。激活时,动态重叠选项可以让壁面用作壁面边界或重叠边界,具体取决于壁面是否与另一个重叠区域相交。

在壁面边界上,设置属性允许重叠面状态,以控制重叠孔切削算法可以将哪种网格单元类型指派给与边界相邻的网格单元。常规壁面边界不得更改为重叠边界,而且此属性必须设为活动,不活动。当壁面旁的网格单元参与流体求解时,其状态为活动。当孔切削算法确定它们位于流体区域外时,其状态为不活动

在模拟中,如壁面边界必须有条件地更改为重叠边界,则通常需要活动,受体行为。

此选项有两种主要场景:

  • 将重叠的区域重叠起来,此时无背景网格
  • 重叠的区域的壁面边界在背景网格的壁面边界上滑动

将重叠的区域重叠起来,此时无背景网格

激活动态重叠行为对不含背景网格的场景进行建模时,孔切削过程将检查边界面是位于任何其他重叠区域的内部还是外部。如果孔切削过程检测到边界面位于其他重叠区域内,则与边界相邻的网格单元将成为受体网格单元。根据具体位置,上一个壁面边界将成为重叠边界,或者重叠边界将再次成为壁面边界。

下图显示了两个反向旋转的方形对象。对象嵌入到两个重叠区域内。不存在任何背景网格。

要确保将边界用作重叠边界,两个外部壁面将设为动态重叠行为:活动,受体。



在这两个区域之间初始化重叠交界面后,重叠壁面的作用类似于重叠边界,在该壁面周围,网格将动态标记为受体网格。





背景网格上的重叠边界滑动

激活动态重叠行为对含背景网格的场景进行建模时,孔切削过程将检查重叠区域的移动壁面边界是否仍与背景网格的壁面边界重合。如果孔切削过程检测到重叠区域的壁面边界面不再与背景区域的壁面边界面重合,则与该边界相邻的网格单元将成为受体网格单元。重叠区域的上一个壁面边界将成为重叠边界。如果此类重叠边界移动至与背景区域壁面边界重合,它将恢复为壁面边界。

以下屏幕截图显示了一个应用示例:具有可变半径的气缸中的简化活塞的平移运动。重叠区域需要使用重叠拓扑选项活塞,且方向设置为 +Z。重叠区域的滑动壁面需要动态重叠行为活动,受体



初始化重叠交界面以执行孔切削过程后:



其中,重叠区域(灰色)是活塞的初始位置。此重叠区域的侧壁面边界与背景区域(蓝色,即气缸)的侧壁面边界重合。必须将活塞的滑动侧壁面设为壁面边界(而不是重叠边界),这是因为如果重叠区域边界的零部件与背景区域的边界重合,则该零部件的边界类型必须与背景区域相同。壁面边界的动态重叠选项设为“活动,受体”,因为重叠区域的壁面边界在滑出背景区域的壁面边界时,其表现为重叠边界。

活塞向上移动。以下屏幕截图显示活塞向上移动后的网格。



活塞侧边界的上半部分不再与背景网格的壁面边界重合。动态重叠行为将自动检测到这种情况,并将上一个壁面边界更改为重叠边界。仍与背景区域的壁面边界重合的侧边界下半部分将保留壁面边界。



薄结构的人工加厚

通常,建议为具有类似网格单元尺寸分布的重叠区域和背景区域生成网格。因此,模拟背景区域或重叠区域内的薄几何结构(例如,薄瓣或挡板),以及对应重叠区域或背景区域中的相对较大几何结构时,需将具有类似网格单元尺寸的网格的大型几何结构解析为薄结构。此重叠要求可能会导致出现较多的网格单元。如果未满足此要求(即:背景网格和重叠网格的网格分辨率出现差异),则孔切削算法可能会出现问题并导致意外结果。

活动动态重叠选项应用于薄结构的壁面边界之后,此要求将会解除,两个网格上的网格单元尺寸可以不一致。指定薄结构周围的保护层数,以便人工加厚该结构。层数应当使层的总厚度大致与其他区域粗糙网格的网格单元尺寸相符。

边界仍会保留壁面边界,且与边界相邻的网格单元始终处于活动状态。

以下屏幕截图显示了一个示例:

可以看到大容器内有两个挡板,且根据背景网格的重叠网格单元状态着色。两个重叠区域内的每个挡板均已建模,且容器属于背景区域。对于挡板的壁面边界,允许重叠面状态将设为活动。为了确保将挡板识别为带壁面边界的内部对象,需要进行此设置。指定一个保护网格单元层。与边界相邻的网格单元的重叠网格单元状态为 0。此状态对应于背景网格中网格单元的活动状态