Fluent网格自适应功能

CFD流体分析 2022年4月20日浏览：3279 评论：4 收藏：5

1. 网格自适应技术概述

Fluent中的网格自适应技术可以允许我们根据数据计算结果来修改网格梳密布置或网格走向。

1.1 优点

运用自适应法完善网格，在网格中如果你需要可以增加网格单元，这样使你更精确地计算流场的特性。当你正确地用了网格自适应方法，那得到的网格对流体计算是最优的，因为这方法能确定哪里加入了有更多网格单元。

1.2 使用准则

表面网格必须足够的好来为表征一些重要的几何特征。
初始网格应该有足够多的网格单元来捕获流场的关键特征。
在进行网格自适应前应该是一个合理收敛的结果。
网格自适应技术一般用于计算的中间，算着觉得某个部分不太好，用这个技术提高一下质量，继续算。
差的自适应操作可能会产生不利的效果。
在进行自适应过程前，建议先建立case文件和data文件。这样，如果产生不理想的网格，你还可以用保存了的文件来重新开始这过程。

2. 网格自适应技术类型

2.1 边界自适应（Boundary Cell Registers）

如果在边界上要求更多的单元，就可以采用边界自适应来实现。边界自适应函数允许你在选定的边界区域附近标记或细化单元。因为流体相互作用常常出现在这些区域，比如在靠近避免的边界层有很大的速度梯度，所以它可以在靠近一个或多个边界域进行网格细化。
边界自适应有三种不同方法:

边界自适应是根据单元离开边界的距离来确定单元数目
边界自适应是在单元离开边界的垂直距离基础上
边界自适应是在目标边界体积和增长因子的基础上
可以通过边界命令的选择方式，通过cell distance(网格的层数)进行选择。也可以通过normal distance(以选定边界为起始点的距离)，还可以通过volume distance(以选定边界的体积范围)三种方式通过边界选择细化区域。

2.2 区域自适应（Region Cell Registers）

区域自适应函数是在一个通过鼠标或文本输入坐标方式定义的内部或外部区域中标记或细化网格。目前，可细化或标记的网格可以是内部或外部的一个六面体(或在二维中的四边形)，一个球形(在二维中是圆形)或圆柱。基于区域的标记或自适应特征对直觉要求好的计算结果的细化区域(比如钝体流场的尾流区域)是特别有用的。

2.3 梯度自适应（Field Variable Cell Register）

在网格自适应过程中，经常利用求解得到的流场变量作为网格粗化或者细化的度量标准。举个栗子来理解一下，计算某个模型，算到中间发现某个地方压力突变较大，这时候就可以使用压力梯度自适应的方法将网格细化。

2.4 Y+/Y*自适应

由于当创建网格时，规定近壁处计算要求常常是很困难的，所以在计算过程中和自适应提供了能细化和粗化沿壁面的网格的能力。可以通过Y+或Y 的范围来细化局部区域，一般在流体耦合计算时常用。
这方法用来在规定的粘性流体壁面区域的边界网格单元上计算y和，并且标记和(或)调整合适的网格单元。小于最小允许域值的y+或y值的单元就会被做标记粗化，大于最大允许域值的或值的单元就会被做标记细化(除非已经没有能力粗化或细化)

2.5 体积自适应（Volume Cell Registers）

基于体积大小来标记或调整网格方法是在去掉大网格或为全球调整网格上最常见的的一种方法。这过程就是来对比规定域值更大的体积的任何一个细化单元做细化标记。
基于改变单元体积变化的网格标记或调整是用了改善网格的光顺性。这过程对比规定域值更大的体积的任何一个细化单元做细化标记。通过在面或该面与邻面之比率循环来计算体积变化。

3. 案例介绍

3.1 梯度自适应

模型树窗口找到Cell Registers，鼠标右键点击，选择new，选择field variable，弹出field variable设置窗口
自行定义名字
Gradient of 选择自己关系的变量，比如pressure
Type中常用的就是cells in range(在一个范围内选择)，cells less than(比某个值小)，cells morn than(比某个值大)，根据需求自行选择
Derivative option里有Gradient(阶梯)curvature(曲率)none(无)，选择Gradient
Scaling Option 选择none即可
compute，会发现min和max会显示最大最小值
在cells having value more than 中填一个介于最大值和最小值之间的值，具体填多少，根据自己的案例进行思考
save/display
Domain–Adapt下拉–refine/coarsen–弹出网格自适应控制窗口

介绍一下这个子单元模块的内容:
Refinement Criterion(细化准则)
Fluent用来确定何时细化网格的准则。此标准可以基于单元格寄存器值或表达式。使用下拉菜单选择方法
Coarsening Criterion(粗化标准)
Fluent用来确定何时对网格进行粗化的准则。此标准可以基于单元格寄存器值或表达式。使用下拉菜单选择方法
Maximum Refinement Level(最大的细化程度)
控制在自适应期间用于网格划分的细化级别的数量。
Minimum Cell Volume(最小网格体积)
限制要细化的单元格的大小。即使单元格标记为细化，如果其单元格体积小于此阈值，也不会细化
Dynamic Adaption(动态适应 )
启用自动适应，从而Fluent自动适应网格的基础上提供的设置，而解决方案的进展。Frequency (time-step | iteration)(频率(时间步长|迭代))，允许指定两个连续的自动网格适应之间的迭代次数或时间步长，这取决于您是执行稳定状态解决方案还是依赖于时间的解决方案，以及您所使用的解决方案。
Manage Cell Registers
可以在这里对之前设置的区域进行查看与删除。