设置自适应网格细化

在 Simcenter STAR-CCM+ 中,自适应网格模型为自动网格调整提供了总体框架。对于 VOF 多相流模拟,该系统还提供了一个额外选项,用于为自适应网格模型提供基于自由表面位置的适应条件。

这里可使用基于模型的自由表面流的适应条件来激活自适应网格细化。此适应条件会标识交界面附近的网格单元,并相应地细化网格。随着交界面在模拟过程中发展并移动,AMR 会不断地重新生成网格,以确保有效地求解和追踪尖锐的交界面。AMR 不仅可以细化网格单元,还可以粗化交界面移到不同位置时先前细化的网格单元。

要使用自由表面条件设置自适应网格细化:

  1. 重新打开物理 1 模型选择对话框,然后从可选模型组合框中选择自适应网格模型。
  2. 右键单击物理 1 > 模型 > 自适应网格 > 自适应网格准则节点,然后选择新建 > 自由表面网格细化
    对应的节点将添加到自适应网格准则节点下。

设置全局自适应网格模型属性。其中,重要的属性有转换宽度限制网格单元尺寸

转换宽度指定不同细化级别之间的任何过渡区域的宽度。此值是细化等级 N 的网格单元数,等级 N 的网格单元分隔等级 N+1 的网格单元与等级 N-1 的网格单元。此模拟中需要求解交界面附近的流场以及交界面本身,因此可以将过渡区域厚度指定为五个网格单元。此设置还可确保网格不会突然从粗糙网格过渡到精细网格,以免导致数值稳定性问题。

限制网格单元尺寸已激活时,最小自适应网格单元尺寸可指定细化网格单元的最小尺寸。如果子网格单元尺寸低于指定的限制,则不会细化网格单元。此模拟中可使用默认值 1.0E-6 m

此模拟可使用棱柱网格单元细化默认设置。初始网格不包含任何棱柱网格单元。

  1. 选择物理 1 > 模型 > 自适应网格节点,然后设置下列属性:
    属性 设置
    转换宽度

    5

    限制网格单元尺寸

    激活

    最小自适应网格单元尺寸

    1.0E-6 m

设置自由表面网格细化属性。最重要的属性是最高细化等级,它指定任何网格单元可以细化的最大次数。所选的细化级别应与初始网格保持一致,即选择足以求解相关特征的最小值。如果初始网格相对较精细,则可选择较低的值。默认值 2 适合此模拟使用。

  1. 选择自适应网格 > 自适应网格准则 > 自由表面网格细化节点,然后设置下列属性:
    属性 设置
    最高细化等级

    2

    已启用

    激活。

    这里可以使用 Swept Distance Estimation Factor(扫掠距离估计因子) 的默认值,因为 AMR 是在每个时间步触发的,因此交界面不可能移到细化的网格区域之外。

默认情况下,对于非稳态流体,自适应网格细化在每五个时间步触发一次。在使用自适应时间步进的模拟中,时间步无法提前得知,因此无法预测最适合的细化频率。在此模拟中可采取保守的方法,在每个时间步细化网格。

  1. 选择求解器 > 自适应网格 > 触发 > 时间步频率节点,然后将频率设为 1

自适应网格细化可以针对特定区域执行。默认情况下会对所有区域启用自适应网格细化。

  1. 选择区域 > 油箱 > 物理条件 > 自适应操作节点,然后检查启用自适应是否已激活。
  2. 保存模拟。