Fluent网格自适应技术详解

1. 网格自适应介绍

Fluent提供了一种自适应网格技术，可以根据流场特征自动优化网格布局，提高计算精度和效率。在流场特征发生变化的位置上增加网格密度，以保证在这些区域内的计算精度，而在其他区域网格可以尽量粗糙，从而提高计算效率。

总而言之，网格自适应就是根据流场中的某些物理量自动调节网格，这样既可以保证计算精度，还能够提高计算效率。

2. 网格自适应界面

Domain → Adapt → Refine / Coarsen

2.1 Adaption Controls界面设置

点击Refine / Coarsen后就会进入Adaption Controls界面

Refinement Criterion：网格细化标准，在此处选择网格细化的标准，可以通过cell register设置，也可以通过表达式设置。

当某区域的某物理量达到设定的标准后，该区域网格就会细化加密。

Coarsening Criterion：网格粗化标准，在此处选择网格粗化的标准，可以通过cell register设置，也可以通过表达式设置。

当某区域的某物理量达到设定的标准后，该区域网格就会粗化。

Maximum Refinement Level：最大细化水平，网格达到细化标准后，细化过程中网格的分裂级别。

默认值为2，对大多数问题都可适用。此值如果过大会导致网格数量过多。

Minimum Cell Volume：最小网格体积，用于对细化网格的限定。如果一个网格达到了细化标准，但其网格体积小于Minimum Cell Volume，则该网格也不会被细化。这保证了网格不能被细化的无限小，默认值为0。

Dynamic Adaption：动态自适应，勾选此选项时，Fluent在计算过程中会定时的检查细化和粗化的标准，进行网格自适应。

如果不勾选，则只能进行手动的网格自适应，在计算一段时间后，设置好细化粗化标准，点击Adapt

Frequency(iteration)：与动态自适应匹配的选项，表示经过多少个迭代步会进行一次网格自适应。如果是瞬态计算，选择时间步time step。

2.2 Advanced Controls界面设置

对于瞬态问题还会出现高级设置Advanced Controls

Additional Refinement Layers表示附加的细化层数，即在达到细化标准的网格外附加几层网格进行细化。

下图从左到右分别表示Additional Refinement Layers的值为1、2、3

Minimum Orthogonal Cell Quality：表示网格在细化过程中必须达到的最小正交质量。

Zone：对于多相流模型，会出现此选项。当你在Zone中选择了部分的计算域，网格自适应只会在这下区域进行，而未被选择的区域不会进行网格自适应。

List Criteria：单击List Criteria，Fluent将会将要细化或粗化的单元格数量打印到控制台

Display options：对达到标准的粗化细化网格进行显示设置，在Display Options-Adaption设置之后，单击Display会有不同的显示。

Adapt：单击Adapt，网格就会根据细化粗化标准进行自适应操作。如果不勾选Dynamic Adaption，则想要进行网格自适应，必须手动点击Adapt。

3. 网格自适应标准设置

Cell Registers：可以以一定标准来对网格进行存储，比如温度等值线、与边界接近的程度等。之前的文章我们使用过它对Region进行标记，然后patch。

一般来说，我们都是根据物理量或物理量梯度来对网格进行自适应，因此Cell Registers中主要使用Field Variable对网格进行存储。

Field Variable：通过流场中的物理量对网格进行存储，也可对流场中的物理量进行一定的推导，如求解物理量的梯度，对物理量进行放缩处理等。

Name：网格存储器的名称，随便设置一个名字即可

Field Value of：选择用于存储网格的物理量标准，与后处理云图相同

Compute：单击计算，会在Min/Max显示流场中物理量的数值。

Save：存储符合Type范围的物理量

Save/Display：存储符合Type范围的物理量，同时在界面中显示出来。下图中粉色部分即为存储的网格。

Type：存储网格的类型，可以根据最大值最小值进行存储、也可以存储一定物理量范围的网格

a. Min/Max Value Cells：只存储物理量的最大值和最小值

Cells in Range：存储一定物理量范围的网格，Iso-Min表示范围的最小值，Iso-Max表示范围的最大值

b. Cells Less Than：存储小于设定值的网格

c. Cells More Than：存储大于设定值的网格

d. Cells Outside Range：存储设定值范围之外的网格，与Cells in Range刚好相反

e. Top Value Cells：存储物理量范围内前百分比的网格，以最大值为标准

f. Low Value Cells：存储物理量范围内后百分比的网格，以最小值为标准。

Derivative Option：对物理量进行部分的推导

a. None：不进行任何操作，以物理量作为存储网格的标准

b. Gradient：以物理量的梯度作为存储网格的标准

c. Curvature：以物理量的曲率作为存储网格的标准

Scaling Option：对物理量进行一些缩放、归一化等设置

a. None：对物理量不进行任何设置

b. Scale by Global Average：以全局平均值对物理量进行放缩，全局平均值为1

c. Scale by Zone Average：以计算域平均值对物理量进行放缩，计算域平均值为1。如果只有一个计算域，同Scale by Global Average

d. Scale by Global Maximum：以全局最大值对物理量进行放缩，全局最大值为1

e. Scale by Zone Maximum：以计算域最大值对物理量进行放缩，计算域最大值为1。如果只有一个计算域，同Scale by Global Maximum

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