双向流固耦合与Fluent Dynamic Mesh学习札记

1. Dynamic Mesh > Mesh methods

这里面有 smoothing/layering/remeshing

smoothing——光顺网格方法

即将网格看成一个弹性系统，将位移传播出去。输入TUI命令 //define/dynamic-mesh/controls/smoothing-parameters> 可以控制光顺网格法的参数。

• spring/laplace/boundary layer 即光顺方法是基于弹簧的/laplace光顺方法/边界层光顺方法。这里可以控制参数 spring constant factor即弹簧刚度（个人一般取小于1），以及laplace node relaxation即松弛因子（同样小于1）
• diffusion 即方法是基于扩散的光顺方法。扩散方程可以基于到边界的距离，也可以基于最小的网格体积，一般设置diffusion parameter在2左右。扩散方程如下，d是距离边界的距离，a是扩散参数，v是网格运动速度。即，高扩散的区域仅会有较少的相对运动。

• linearly elastic solid 基于线弹性固体的网格光顺。我的理解是把网格看成线弹性固体，通过改变固体的泊松比控制网格变形。

layering——动态层技术

即根据边界的移动量动态得增加或减少边界层上网格层的技术，因而此技术适用于六面体网格、楔形网格等可以在边界层上分层的技术。通过假定一个优化的网格层高度，边界移动时，若临近边界的一层网格的高度同优化高度相比较大，就在其之间增加一层网格，反之删除一层网格，以保持边界网格的一定密度。其中可以修改split factor（） 和 collapse factor()。增加或减少网格层数通过以下公式判断。

如果使用layering，务必保证运动物体表面存在一层四边形网格（2d）

Remeshing——局部网格重构技术

在系统使用三角形或者四面体网格时，如果边界的移动和变形过大，可能导致负体积。在此区域删除原来网格重新划分新网格。此方法不适用于六面体网格或结构网格。

其中 local cell, local face, region face 分别代表对边界单元，边界面以及区域进行网格重构，cutcell zone选项允许将整个网格域替换成以笛卡尔网格为主体的网格。minimum length scale 定义重构单元的最小体积，maxium cell skewness 定义重构单元的最大偏斜度，意味着，当单元不符合体积要求和偏斜度要求时网格就会重构。Size Remeshing Interval 指基于尺寸的网格重构控制的间隔。每次网格重构都会对偏斜度做出控制，但对尺寸的控制会间隔固定的次数，这是因为网格尺寸在每个时间步长中的变化往往是较小的。

对于remeshing来说，minimum/maxium length scale，maxium cell skewness的设置是很重要的，直接决定了网格会不会崩，需要谨慎设置。参数设置可以参考Mesh Scale Info 面板。

2. Dynamic Mesh > Dynamic mesh zones > System coupling

system coupling 没有什么可以选择的地方。注意在 mesh options 中的 cell height 往往取物体表面第一层网格的高度。

3. Debug

对于错误 Incorrect model setup may lead to negative cell volume，一些方法如下：

1. 使用较小的时间步长值，以减少移动对象在单个时间步长内的位移。根据经验，一个时间步的平移不应超过移动边界附近单元大小的一半。

2. 定义正确的 remeshing 参数，如 minimum/maxium length scale，maxium cell skewness。Size Remeshing Interval 的值可以减少到3左右，以便对基于尺寸的网格重构施加更多的控制。

3. 在2D计算中将“maxium cell skewness”设置为0.7左右，在3D中将其设置为0.85左右。

4. 在 “Dynamic Mesh Zones” 面板中为移动区域指定正确的单元高度值。通常，该值应与移动对象上的第一个单元格高度相对应。

5. 使用分层选项时，必须始终保留一层四元单元格。动态网格分层方法不能与自适应的悬挂节点结合使用。

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