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FLUENT滑移网格与动网格

(2013-05-14 10:35:19)


 

Fluent滑移网格与动网格的区别

 滑移网格与动网格都可以计算瞬态运动问题。但是存在以下区别:

(1)滑移网格需要建立多个域,实际上还是计算区域运动,是一个独立区域内所有网格一起运动,而动网格则是真正意义上的网格运动。

(2)滑移网格不会涉及到网格的变形与重生,但是要设计到交界面设置

(3)滑移网格不会造成负体积,而动网格极易形成负网格

(4)滑移网格是一种简化了的模型,最大计算误差出现在交界面位置

(5)动网格误差常出现在运动壁面位置,因此实际应用中往往将边界层与壁面合在一起运动。

(6)SRF,MRF与MP只能计算稳态,在新版本的FLUENT中应用的是坐标系变换,和滑移网格的设置有所区别。

                                                                                        转自http://hi.baidu.com/ybk365/item/e896bdcfba96e92ca0b50a8e


FLUENT——MRF相对运动理解

   问:MRF多参考系模型在设置中,整个旋转流域是旋转的,转子与流域一起旋转,也就是说转子与旋转流域来说是相对静止的。这让我很难以理解,物理上来讲,转子带动流体运动,是有相对运动的,但在fluent中这样设置,该如何理解呢?

 

      答:这个不矛盾,MRF或者动网格只是说你的转子和旋转区域固定在一个物理参考系下面, 但它们之间是可以有相对运动的,不然你旋转区域的速度场怎么解释呢?

      问:但是在设置边界条件时,转子是设置为与邻近区域的相对速度为0的(relative to adjacent cell zone----------speed=0),也就是说没有相对运动的,这个我一直理解不了,还麻烦详解一下。

 

      答:这里的相对速度,是坐标系的速度,就是说转子和转子区域各自的参考系相对速度为0,也就是在同一个参考系里面。

      问:应用MRF时,设置了旋转区域的旋转速度,那么按照你的说法,这里设置的是旋转区域的坐标系的旋转速度吗?然后就是说转子与这个参考系是以相同的转速旋转的,是这样的吗?

      答:是这样的, 你的转子是WALL边界, 单元和这个区域参考系是固定的,没有相对速度。但你旋转区域的流体就不一样了,虽然参考系是和转子一样的速度,但参考系内每个单元可以有相对速度的,这个速度求解矩阵里是有的,和非旋转区域的区别就是参照系不一样,当然转子传递的动量也会加载到单元上。你说这样的话,旋转区域的流体会和转子速度保持一样么?

 

Fluent滑移网格——物理时间步长的设定

    在Fluent中计算带旋转部件的模型时常用MRF方法和Moving Mesh方法。两种方法都需要划分旋转区域和固定区域。MRF法的模型固定,以运动的坐标系来模拟旋转流场,是快速有效的定常计算方法。Moving Mesh法运动的不是坐标系,而是物理模型和部分网格。当旋转区域及其内部物体的相对速度为0时,整个旋转域作刚体转动。在每个时间步需要将interface节点上的流动变量进行传递,以实现两个区域的流场耦合求解。这相对于网格重生成的方法来说可以节省大量的计算成本。

    由于Moving Mesh法采用的是非定常方法,计算量较大,因此合理地设定物理时间步和每步的迭代步数就很重要了。前者经验上往往设为转速倒数的1/10,转速单位为rad/s;后者根据需要常设在10~30之间。

    在用Moving Mesh进行非定常计算之前,可以先用定场的方式计算流场,这样可以加快收敛速度,并提高非定常计算前期输出结果的可信度。同时还要注意旋转域的物理量往往变化剧烈,需要较密的网格,Pressure discretization建议采用presto!格式。

    PS:滑移网格计算量确实挺大,我现在做的全机带螺旋桨的网格,旋转域100W,固定域200W,i5-760CPU四核全开,定常计算1000步迭代耗时仍要2h40min,非定常阶段耗时14h。


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