ANSYS FLUENT動網(wǎng)格,精彩視頻動態(tài)過程
2016-08-16 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
自然界及工業(yè)應(yīng)用中,隨處可見運(yùn)動的物體,即物體相對于參照物進(jìn)行移動或變形,發(fā)生隨時(shí)間和空間而變化的運(yùn)動。比如,昆蟲煽動翅膀、魚類擺尾游動、氣球充氣等常見的動態(tài)過程,氣缸內(nèi)活塞的往復(fù)運(yùn)動、閥門的開關(guān)、導(dǎo)彈水下發(fā)射、火箭整流罩分離、子彈出膛、飛機(jī)機(jī)翼擺動、儲罐分離、船體運(yùn)動和浮動平臺等各行各業(yè)的設(shè)備工作過程,以及人人熟知的中肺的呼氣與吸氣、動脈的擴(kuò)張與收縮等等。這類問題有一個共同的特點(diǎn),就是邊界隨時(shí)間而變化,流場的形狀也隨之而變。
蒼蠅飛行過程
豚擺動尾巴過程
為了直觀形象地再現(xiàn)這些動態(tài)過程,研究變化過程的細(xì)節(jié),動網(wǎng)格技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。ANSYS Fluent的動網(wǎng)格模型提供了豐富的動網(wǎng)格技術(shù),可以用來模擬流場形狀由于邊界運(yùn)動而隨時(shí)間改變的問題。邊界的運(yùn)動既可以是剛性的,也可以是變形的;既可以是預(yù)先定義的運(yùn)動,也可以是預(yù)先未做定義的運(yùn)動。模擬進(jìn)程中,網(wǎng)格的更新由ANSYS Fluent根據(jù)每個迭代步中邊界的變化情況自動完成。
飛機(jī)后緣襟翼動態(tài)過程
動脈壁對心臟壓力脈沖的響應(yīng)
同心筒導(dǎo)彈熱發(fā)射
所以,要實(shí)現(xiàn)動網(wǎng)格的模擬,有兩個關(guān)鍵步驟。
首先要指定邊界的運(yùn)動形式,以及參與運(yùn)動的區(qū)域。ANSYS Fluent提供了5種運(yùn)動形式供選擇:Stationary、Rigid body、Deforming、User Defined、Systemcoupling,涵蓋了邊界運(yùn)動的多種方式。
其次,要指定網(wǎng)格更新的方式。ANSYS Fluent提供了三種基本方式,即彈簧式(spring-based smoothing)、動態(tài)層鋪式(dynamic layering)和局部重劃法(local remeshing)。每一種方式都有各自的特點(diǎn)和適用范圍,對某一特定的問題,可以選擇最合適的一種或者結(jié)合幾種網(wǎng)格變形方式綜合使用。
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彈簧式:網(wǎng)格單元和節(jié)點(diǎn)的連接關(guān)系和數(shù)量保持不變,適用于三角形/四面體網(wǎng)格在小范圍內(nèi)的邊界變形。
2D-Spring-Analogy
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層鋪法:隨著邊界的移動,單元層生成或消失。單元層可以是四邊形/六面體/四面體類型,適合邊界的線性或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,變形范圍無限制。
2D-Layering
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局部重劃法:隨著邊界的移動,對扭曲大的網(wǎng)格進(jìn)行重新劃分,單元和節(jié)點(diǎn)的數(shù)量發(fā)生變化,適用于三角形/四面體網(wǎng)格類型,邊界運(yùn)動范圍可以很大。
2D-Remeshing
結(jié)合三種網(wǎng)格變形方式模擬的2D氣缸運(yùn)動
結(jié)合三種網(wǎng)格變形方式模擬的3D氣缸運(yùn)動
此外,現(xiàn)代仿真技術(shù)中多學(xué)科耦合技術(shù)的應(yīng)用日趨普遍,常見的雙向流固耦合(FSI)仿真中,動網(wǎng)格技術(shù)就是必不可少的工具,兩種技術(shù)結(jié)合應(yīng)用可以解決大變形的流固耦合問題。
雙向流固耦合模擬的機(jī)翼顫振過程
雙向流固耦合模擬的彈性管變形
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