讓網(wǎng)格動起來（9）—彈簧光順方法實(shí)例

上次講到,光順方法計(jì)算網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)位移并不是依賴于網(wǎng)格質(zhì)量。因此,僅使用光順方法,只能處理一些小變形的情況 。倘若變形量過大,則會造成網(wǎng)格質(zhì)量降低,輕則影響收斂,重則出現(xiàn)負(fù)網(wǎng)格,導(dǎo)致計(jì)算出錯。

1、問題描述

邊長120mm的正方形空腔,內(nèi)有一個邊長30mm的正方形固體。研究固體以角速度1rad/s旋轉(zhuǎn)時對內(nèi)部流場的擾動。

1、網(wǎng)格方案

由于四邊形網(wǎng)格在剛體變形時會發(fā)生較大的扭曲,不太適合于使用彈簧光順方法,因此本例中使用三角形網(wǎng)格。使用全局尺寸2mm,生成網(wǎng)格如下圖所示。

2、指定運(yùn)動

可以使用profile文件或DEFINE_CG_MOTION宏來定義運(yùn)動。我們這里利用udf宏來定義運(yùn)動。

UDF宏文件如下:

#include “udf.h”

DEFINE_CG_MOTION(RotationVel , dt , vel , omega , time , dtime)

{

omega[2] = 1;

}

omega[2]表示z方向的角速度 。本例中以恒定的角速度旋轉(zhuǎn)。

將內(nèi)部四條邊定義為rigid body。并把賦予運(yùn)動速度。

3、動網(wǎng)格參數(shù)

勾選Dynamic Mesh選項(xiàng),激活動網(wǎng)格。本例只考慮網(wǎng)格光順,因此只勾選Smoothing。(說明:通常動網(wǎng)格應(yīng)用中不會只使用一種網(wǎng)格更新方法,此處只是考慮光順,所以才會這樣。正常情況下本例應(yīng)當(dāng)使用到網(wǎng)格重構(gòu))。

點(diǎn)擊setting…按鍵進(jìn)行smoothing設(shè)置面板 。如右下圖所示。

采用彈簧光順需要設(shè)置的參數(shù)一共有四個:彈簧常數(shù)因子、邊界節(jié)點(diǎn)松弛、收斂精度及迭代次數(shù)。

通常需要設(shè)置的參數(shù)為彈簧常數(shù)因子及邊界節(jié)點(diǎn)松弛,其它兩個參數(shù)采用默認(rèn)即可。

(1)彈簧常數(shù)因子:該參數(shù)取值范圍[0,1],取值越大表示阻尼越大,也表示邊界運(yùn)動對內(nèi)部網(wǎng)格的影響越小。

(2)邊界節(jié)點(diǎn)松弛:取值范圍[0,1],1表示無松弛,0表示禁止節(jié)點(diǎn)位移。

這里先將兩參數(shù)取中間值0.5。

3、其它設(shè)置

創(chuàng)建運(yùn)動區(qū)域。設(shè)置中間四條邊為rigid body,設(shè)置運(yùn)動udf(注意UDF必須為編譯型)。如下圖所示。

4、預(yù)覽網(wǎng)格運(yùn)動

(1)觀察0.5s后的網(wǎng)格情況

可以看到,四角位置網(wǎng)格已經(jīng)扭曲得很厲害了。其它參數(shù)有興趣的同學(xué)可以自己嘗試。

5、計(jì)算結(jié)果演示