动网格模型算法基础（二）

本贴主要简述动网格模型算法

FLUENT动网格模型能够根据用户指定的边界运动、网络类型和网格再生方式自动地调节内部体网格节点的位置。

一、动网格使用面临的量大问题：

1. 体网格的再生；
2. 边界运动或变形的指定；

二、体网格再生方法：

（一）铺层（Layering）

铺层包括边界上网格的生成和消失，该算法会根据计算区域的扩张或收缩来相应地生成网格或合并网格。

1. 随着网格的增加与删除、网格之间的连接关系在发生改变；
2. 适用于四边形、六面体或三棱柱网络，不适用于三角形、四面体网格；
3. 比较适用于边界线性运动的情况（内燃机活塞运动），可用于在边界作纯粹旋转运动的特殊情况（空调风门绕轴）

（二）弹性光顺（Spring Smoothing）

以活塞运动为例，计算域中的网络像弹簧一样被压缩。活塞向下时，计算域逐渐扩张，网格被拉伸；

1. 节点之间像弹簧的连接，压缩或拉伸；
2. 节点之间的连接属性不变，没有节点的生成和消除，节点的数量和连接关系保持不变；
3. 单独使用，仅限于边界变形和运动幅度较小的情况；
4. 适用于三角形、四面体的网络，也可用于六面体、三棱柱或四边形的网格；

（三）局部重构（Local Remeshing）

以活塞为例，随着计算域扩张，网格被拉伸，当扭曲率过大或者尺寸过大时，网格会自动局部重构以满足扭曲率和尺寸的要求，网格节点总数量也逐渐增加。

1. 当网格的扭曲率和尺寸超过用户指定的标准时，局部网格节点和体网格会增加或消除；
2. 局部网格节点和体网格增加或消除时，网络的连接属性（数量和节点）发生改变；
3. 适合于大变形或大位移情况；
4. 仅适用于三角形和四面体网格；
5. 局部重构通常和弹性光顺法联合使用；

动网格模型的限制：

1. 动网格模型不允许拓扑结构的改变；
2. 一般情况下，多面体网格单元与动网格模型不兼容；
3. 动态网格自适应不能和表面网格重构兼容使用；

参考文献：隋洪涛，等人，精通CFD动网格工程仿真与案例实战，人民邮电出版社。