重叠孔切削

重叠孔切削过程实质上是网格单元标记过程。一个区域中的孔(主要在背景区域中)是虚拟孔,因为并没有实际移除任何网格单元。它们只是被停用,并且未参与求解过程。此过程在初始化重叠网格交界面时发生。此外,当网格因运动发生变化时(对于非稳态模拟),此过程也会在每个时间步中发生。另请参见:供体搜索

每当重叠区域的位置发生变化时,都必须重新执行孔切削过程。

在重叠模拟过程中,可以使用以下两个网格表示进行检查:
  • 重叠网格 表示显示所有区域中的所有网格单元。绘制重叠网格单元类型时通常选择此表示。
  • 体网格 表示显示所有活动网格单元和部分受体网格单元,以填充可视化间隙。绘制重叠模拟的运动和标量物理量时通常选择此表示。
孔切削过程完成后,网格单元会分组为以下网格单元类型(请参见重叠网格单元状态):
  • 活动网格单元

    在活动网格单元中,将对离散控制方程进行求解。体网格表示显示活动网格单元,另外可能还显示一些受体网格单元。

  • 不活动网格单元

    在不活动网格单元中,不对任何方程进行求解。但是,如果重叠区域已移动,这些网格单元会变为活动状态。重叠网格表示会同时显示活动网格单元和不活动网格单元。由于来自不活动网格单元的物理值没有意义,因此显示物理量时应选择体网格表示。

  • 受体网格单元

    对于区域(背景或重叠),分离活动和非活动网格单元的受体单元将定义该区域的重叠网格交界面的周长。

孔切削方法

目前,Simcenter STAR-CCM+ 提供两种孔切削方法:

  • 分层方法(默认)

    分层方法的主要步骤如下所示:

    • 在重叠区域中标记网格单元类型:在重叠区域中,重叠边界旁边的一个网格单元层被定义为受体网格单元,其余的网格单元设为活动网格单元。在活动网格单元中,受体网格单元旁有一层网格单元被标记为重叠区域的潜在供体网格单元(一种类型的活动网格单元)。
    • 在背景区域中标记网格单元类型:在背景区域中,重叠区域的潜在供体网格单元附近的一层网格单元成为受体网格单元。此层距重叠区域交界面约 4 个网格单元层。受体网格单元和重叠边界之间的 4 个中间网格单元层被标记为背景区域中的供体网格单元。孔中由重叠网格交界面标记的背景网格单元设为不活动,且不参与求解过程。

    这些网格单元层必须形成重叠区域周围的水密容器。完全被此封闭容器中的重叠区域网格单元覆盖的背景网格的网格单元将变为不活动状态。

  • 替代孔切削方法

    对于具有封闭间隙的情况,此方法更为稳健。对于背景区域的每个网格单元,该算法将确认其网格单元形心是在重叠区域的外部还是内部。如果背景区域网格单元的网格单元形心位于重叠区域的内部,则将变为不活动状态。

创建重叠网格交界面时,可以首先使用默认的分层方法。这种方法的计算效率比全局方法高,且适合大多数情况。如果创建重叠网格交界面时出现重叠内插错误,则激活替代孔切削。当在多个核心上运行模拟时,全局方法更稳健。全局方法对非标准重叠拓扑更敏感,在这种拓扑中重叠边界不形成闭合表面(请参见重叠拓扑)。