基于ICEM的CFX網(wǎng)格重劃分

2016-10-08 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

在很多流-構(gòu)交互(FSI)的CFD問題中,大變形非常普遍。通常CFD求解器允許網(wǎng)格變形以適應(yīng)這種變形。然而,如果這種變形太大,不破壞這些網(wǎng)格或不使太多單元發(fā)生扭曲幾乎是不可能的?？朔@個(gè)問題的方法就是當(dāng)網(wǎng)格質(zhì)量變得很差時(shí),進(jìn)行網(wǎng)格重劃分。
創(chuàng)建輸入網(wǎng)格
這部分工作需要在ICEMCFD中完成,因?yàn)槲覀儗⒁盟M(jìn)行網(wǎng)格重劃分。在這個(gè)例子中,我要讓一個(gè)矩形盒子在方形通道中向下移動(dòng)
圖1顯示的幾何最初在DesignModeler中創(chuàng)建。首先我們需要?jiǎng)?chuàng)建幾個(gè)CFD仿真中要用到幾個(gè)邊界。位于中心的盒子是向下移動(dòng)的目標(biāo)。給它一個(gè)名字:BOX。就像所有ICEM CFD中的網(wǎng)格,你必須制定必要的仿真標(biāo)準(zhǔn)。

其次,在ICEM CFD中的Replay Manager執(zhí)行必要的網(wǎng)格劃分,將這些命令保存為一個(gè)重放(回放)文件(.rpl),這個(gè)重放文件以后要在CFX中用到。然后再將創(chuàng)建好的網(wǎng)格以CFX格式導(dǎo)出,并保存這個(gè)項(xiàng)目,記住ICEM CFD文件(.tin和.rpl)所在的位置。

設(shè)置CFX CASE
一般設(shè)置
--在這個(gè)例子中BOX隨時(shí)間向下移動(dòng)。
--用希望的物理屬性定義域中的流體流動(dòng),并允許網(wǎng)格變形(mesh deformation),將網(wǎng)格剛度設(shè)置為increase in small volumes。這樣將保持小的棱鏡單元盡可能地靠近實(shí)體壁面,主要變形會(huì)被遠(yuǎn)離Body的部分吸收。

邊界細(xì)節(jié)
--頂面、底面使用開放條件(Opening),使流體可以按照需要進(jìn)入或流出計(jì)算域。
--這種情況下,基本部分允許網(wǎng)格變形并偵測(cè)網(wǎng)格質(zhì)量。當(dāng)網(wǎng)格質(zhì)量變得太低時(shí),實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格重劃分的調(diào)用。這里,壁面運(yùn)動(dòng)用一個(gè)表達(dá)式來描述。

--創(chuàng)建一個(gè)表達(dá)式描述實(shí)體的運(yùn)動(dòng)。這里使用一個(gè)隨時(shí)間增加的新型運(yùn)動(dòng)。表達(dá)式的名稱命名為"motion"。之所以要使用Time This Run是因?yàn)榫W(wǎng)格重劃分后求解器重新啟動(dòng)會(huì)獲得大跳躍。另外,可對(duì)這個(gè)變化的網(wǎng)格重新初始化時(shí)間。

創(chuàng)建移動(dòng)壁之外的其它邊界,并將網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)設(shè)為unspecified。這將允許這些邊界面上的節(jié)點(diǎn)在需要的時(shí)候可以移動(dòng)。

BOX的邊界與其它邊界有所不同。在這里運(yùn)動(dòng)表達(dá)式應(yīng)該設(shè)定為z-axis位移。因?yàn)锽OX將向下移動(dòng),因此應(yīng)該在表達(dá)式前加上負(fù)號(hào)"-"。

中斷控制設(shè)置
接下來設(shè)置一個(gè)停止控制,這將偵測(cè)網(wǎng)格質(zhì)量并停止求解器的計(jì)算。
--首先創(chuàng)建一個(gè)邏輯表達(dá)式來偵測(cè)網(wǎng)格的正交性。表達(dá)式命名為:remeshingcond。如果正交性變得小于5度,則表達(dá)式返回值為1,否則返回值為0。

--在求解器控制標(biāo)簽下的中斷控制中,添加這個(gè)表達(dá)式。

--指定一個(gè)配置允許仿真采用這個(gè)指定的事件。例如,一個(gè)配置可以允許一系列的仿真或網(wǎng)格重劃。

Re-mesh控制設(shè)置
在定義re-meshing之前需要定一兩個(gè)輸出偵測(cè)。因?yàn)镽e-meshing特征要使用輸出偵測(cè)作為ICEM CFD的輸入。
1)第一個(gè)輸出控制為GeometryScale factor。這將衡量CFX輸出,使其與ICEM CFD中的模型相匹配。這里geometry scale設(shè)為1mm,因?yàn)镮CEM模型是以mm為單位建立的。如果這個(gè)模型是按照相同的尺寸建立的,這個(gè)控制就不需要了。
2)第二個(gè)輸出偵測(cè)為WALLDisplacement z。這個(gè)輸出偵測(cè)跟蹤移動(dòng)邊界總平均質(zhì)心位移。在12版中增加了這個(gè)變量,從仿真開始便開始跟蹤曲面的質(zhì)心。因此,這個(gè)偵測(cè)從仿真的第一個(gè)時(shí)間步開始就會(huì)給我們提供BOX的總運(yùn)動(dòng)。

利用定義的這兩個(gè)輸出控制現(xiàn)在就能指定網(wǎng)格重劃分(re-meshing)了:
3)利用ICEM CFDReplay選項(xiàng)創(chuàng)建一個(gè)新的re-mesh。
4)這個(gè)re-mesh應(yīng)該由我們前面創(chuàng)建的中斷條件激活。
5)在這里應(yīng)該被重劃網(wǎng)格的域是:BODY。這個(gè)Body對(duì)應(yīng)ICEM CFD中的體(volume)。
6)幾何文件應(yīng)該是在網(wǎng)格化分時(shí)創(chuàng)建的.tin文件。
7)回放文件是劃分網(wǎng)格時(shí)存儲(chǔ)分網(wǎng)步驟的那個(gè).rpl文件。
接下來要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)ICEMCFD Part Map。這將使CFX中的邊界與ICEM CFD中的邊界配對(duì)。這種情況下我們只需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)part映射,因?yàn)槲覀冎挥幸粋€(gè)移動(dòng)邊界。

最后需要?jiǎng)?chuàng)建兩個(gè)標(biāo)量參數(shù)。這些標(biāo)量參數(shù)的名稱是敏感的,因?yàn)樗鼈円蒀FX安裝的腳本識(shí)別。
第一個(gè)命名為DISPLACEMENTZ BOX,并應(yīng)使用上面定義的WALLDisplacement z輸出控制。
第二個(gè)標(biāo)量參數(shù)應(yīng)該命名為ICEMCFD Geometry Scale,并設(shè)置相應(yīng)的偵測(cè)點(diǎn)。

開放分享：優(yōu)質(zhì)有限元技術(shù)文章,助你自學(xué)成才