二十三、动网格Smoothing Diffusion方法及实例

概念介绍

文章二十一、文章二十二分别介绍了动网格的Layering方法和弹簧(Spring)光顺方法,这篇文章我们来介绍一下扩散(Diffusion)光顺。

2 基本原理

原理:扩散光顺方法与弹簧光顺原理上不同,它使用扩散方程进行网格的拉伸或压缩。如下图,其中γ为扩散系数,会对网格运动产生影响。

对于边界距离

 

对于网格体积

当不勾选remeshing选项时,不会发生网格重构,因此节点个数及连接关系并不会改变,只是改变了节点的相对位置。

 

使用条件:可适用于任意的网格类型;光顺方法一般会和remeshing方法共同使用。扩散光顺的方法相较于弹簧光顺适用于大变形。                                                                                                                                           

3 模型描述

本例的模型与文章二十二相同,如图所示。模型有四个面,分别为底面(bottom)、上面(top)、左侧面(left side)和右侧面(right side)。其中top面保持不动,bottom面以-0.01m/s的速度沿z轴的负方向运动,内部网格随着底部边界运动而被压缩,但网格节点并没有合并或分离。

4 导入网格

使用Workbench打开工程文件,文件在本文末尾链接资源内。

 

5 Scale网格尺寸

Scale修改网格尺寸。如图所示。

确保计算域尺寸是我们所需要的。

6 设置求解器

由于网格运动是随时间进行的,因此动网格技术必须为瞬态模拟。将计算工况设置为瞬态。其他求解器设置可根据具体工况进行选择。

7 设置动网格模型

在模型树下双击Dynamic mesh,此时Task Page下页面如图

勾选Dynamic mesh,勾选Smoothing后,点击Settings,出现Smoothing方法的设置页面

点击Advanced,出现Mesh Smoothing Parameters参数设置选项。

Diffusion Function:

用于定于扩散函数,有两个选项Boundary distanceCell volume,当选择某一选项时,在Diffusion Parameter输入参数,从而来定义扩散函数。其中Boundary distanceCell volume表示的是边界距离和网格体积,其扩散函数如下。

对于边界距离

对于网格体积

两者区别主要是边界运动扩散到内部网格的方式不同。无特殊要求,可任选一种进行扩散。

Diffusion Parameter:

用于指定扩散参数,所指定的参数就是上述两个公式中的α,通过改变α的值可改变扩散系数γ,从而影响扩散。

α取为0时,γ=1,表示均匀扩散。边界的运动能够均匀扩散到其他网格上。当α增大时,γ增大,使得扩散更远。一般α取值在0-3之间。

一般只需设置Diffusion Function和Diffusion Parameter,其他设置保持默认。

AMG Stabilization:

指定光顺网格的具体算法,保持默认即可

Maximum Number of Iterations:

最大迭代步数,默认值为50。保持默认即可

Relative Convergence Tolerance: 

收敛相对残差,默认为10-10

 

Verbosity:

用于指定是否在控制台输出光顺方法的残差,1表示输出,0表示不输出。

Generalized Boundary Distance Method:

只在扩散函数选择边界距离时才可用,上述公式中的d为标准距离,当勾选此选项时,d发生改变,被称为“generalized” boundary distance。保持默认即可。

Smoothing From Reference Position:

从参考位置进行网格光顺,对于周期性网格效果较好

Dynamic Mesh Zones:

单击Dynamic Mesh Zones下的Create/Edit,弹出如下窗口

bottom边界:刚体边界;Zone Names选择bottom;Type选择Rigid Body;Motion Attributes下只需要定义Motion UDF,导入文章二十二的UDF,选中此UDF,其他均保持默认,单击Create,则在Dynamic Mesh Zones栏下出现bottom。

Right side:变形边界,Zone Names选择Right side;Type选择Deforming;Geometry Definition下Definition选择Faceted,定义变形边界;

Left side:与Right side保持相同的设置。

 

8 查看动网格

在Task Page页面单击Preview Mesh Motion,设置时间步数为100,时间步长为0.1s,显示频率为1。

Diffusion Parameter=0

Diffusion Parameter=3

 

 以上案例的cas和dat文件均可以免费获取,需要的朋友,只需要点赞关注收藏一键三连后私信我即可哦 

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