Fluent 动网格应用：2.5D 网格重构

1 概述

? 2.5D 网格重构是一种快速网格重构方法，主要应用于涡旋压缩机等存在复杂平面运动且无法简化为二维计算的问题。

? 适用于 2.5D 动网格的问题特点：

• 计算域几何形状为柱体类形状，两个端面平行且形状相同，端面和侧面垂直
• 计算域的网格类型为三棱柱单元（虽然 Fluent 界面上显示支持六面体和多面体单元重构，实际上会由于网格无法重构导致单元负体积）
• 两个端面网格均为三角形单元，且单元分布完全相同
• 侧面垂直于端面，其网格为四边形单元
• 运动部分为侧面，运动规律为速度方向始终平行于端面的刚体运动

2 设置过程

? 以如下模型，讲述 2.5D 动网格设置过程。

? 上述模型中：

• 蓝色为端面，分别命名为“symmetry_1”和“symmetry_2”
• 黄色为运动的侧面，命名为“wall_moving”
• 红色为固定的侧面，命名为“wall_fixed”

2.1 设置动网格方法

? 在动网格设置页面，勾选“smoothing”和“remeshing”选项

? 网格光顺方法中，2.5D 仅支持拉普拉斯方法，必须选择如图所示选项。

? 网格重构方法设置如图所示。

参数设置部分：

• 结合初始网格分布合理设置单元尺寸范围
• 建议网格重构频率设置为 1

2.2 网格区域设置

2.2.1 运动侧面

? 运动边界设置如图所示，必须使用“rigid body”类型

? 运动规律定义采用UDF方式，代码如图所示

2.2.2 端面

? 端面的“symmetry_1”类型为“deforming”，形状设置为平面，相关参数参考几何模型

在网格设置部分，勾选“smoothing”和“remeshing”选项

端面的“symmetry_2”设置类似，网格设置部分只勾选“smoothing”，不勾选“remeshing”

2.2.3 固定侧面

? 未设置部分，Fluent 默认为固定边界，无运动

? 为谨慎起见，可对固定侧面创建“stationary”类型的动网格区域。

3 动网格结果

? 动网格变化如动画所示

4 注意事项

? 网格重构涉及较复杂的单元质量维持，重点注意事项包括：

• 涉及网格重构的动网格问题需要时间步长足够小，大时间步长下很容易出现单元负体积
• 建议时间步长设置：单个步长下，运动距离不超过单元尺寸的一半，即节点运动的库朗特数小于 0.5
• 建议在开启计算之前，在动网格设置页面先预览运动形式和网格重构过程，避免因为运动定义等原因导致计算出错