Ansys中 CFD流體分析網格前處理的周期性邊界設置

2016-08-21 by:CAE仿真在線來源:互聯網

在CFD計算中,周期邊界應用非常廣泛。Mesh模塊作為ANSYS Workbench中的御用網格生成模塊,如何利用mesh模塊構建周期網格,就顯得非常重要。

周期網格分為兩類:旋轉周期及平移周期。在ANSYS Mesh模塊中,利用坐標系來區分這兩類網格類型。周期網格區域要求周期面上網格節點一一對應,在ANSYS Mesh模塊中,可以很方便的通過Symmetry功能模塊中的Periodic Region功能達到這一目標。本例描述了如何在ANSYS Mesh模塊中創建周期網格的步驟,在workbench中的項目結構如圖1所示。

圖 1 項目組織結構

一、幾何模型

本例包括兩個計算模型,分別對應旋轉周期與平移周期,為方便起見,這里使用最簡單的幾何模型。如圖1,圖2所示分別為旋轉周期幾何與平移周期幾何。網格劃分完畢后均用fluent進行測試。

圖 2旋轉周期

圖 3 平移周期(A面與其對邊的面)

二、旋轉周期邊界

雙擊A2單元格,進入mesh模塊。

在進行旋轉周期邊界創建之前,需要創建柱坐標系。如圖4所示,在屬性菜單Coordinate System上點擊右鍵,選擇子菜單Insert,在彈出的子菜單中選擇Coordinate system,創建新的坐標系。

圖 4 插入坐標系

進行如圖5所示設置。選擇type為Cylindrical創建圓柱坐標系,origin設置為你的旋轉中心,principal axis為徑向坐標,orientation about principal axis為軸向坐標,自己根據實際情況設置。最關鍵的是旋轉中心。

圖 5 坐標系創建

在Model上點擊右鍵,選擇 Insert > Symmetry,插入對稱。如圖6所示。

圖 6 插入對稱

在插入的Symmetry節點上點擊右鍵,選擇Insert > Periodic Region,插入周期區域。如圖7所示。

圖 7 插入周期區域

選擇low boundary與high boundary,這兩個邊界為相對應的周期邊界。最好是沿著旋轉方向。設置type為Periodic,設置Coordinate System為前面創建的柱坐標系。

圖 8 設置周期

如圖9所示選擇相應的面。

圖 9 選擇周期面

OK了,其他網格劃分工作就沒什么好說的了,該怎么劃分還怎么劃分。設置周期邊界的作用在于保證周期面上的網格節點一致,否則在fluent中創建周期邊界會出錯。為了便于觀察,這里使用四面體網格(其實這個模型在mesh中可以自動劃分為六面體網格)。生成的網格如圖10所示。從圖中可以看出,周期面上網格節點數是映射對應的。

圖 10 網格模型

給模型邊界命名:周期邊界分別命名為sideA與sideB,其他隨便給個名稱。主要是用于fluent中周期邊界的創建。

關閉mesh模塊,返回工程項目窗口,先更新A3元格,然后雙擊B2單元格進入FLUENT。

在進行周期網格創建之前,先檢查一下sideA與sideB所對應的ID號。

利用TUI命令mesh/modify-zones/list-zones列舉區域,如圖10所示,可以看出sizea與sizeb分別對應的id號為8和9.

圖 11 列舉區域

好了,現在可以利用TUI創建周期邊界了。

TUI命令:mesh/modify-zones/make-periodic,如圖11所示。

在彈出的提示輸入periodic zone中輸入8,Shadow zone中輸入9,后面的參數按提示輸入(周期邊界全部輸入yes)。

圖 12 TUI命令創建周期邊界

可以看出,創建了周期邊界后,ID為9的邊界sideb被刪除掉了。我們可以查看boundary conditions中的sidea,其類型應該是自動被設置為了周期邊界periodic。

至此,旋轉周期邊界創建結束。