Fluent中的局部坐标系（曲线坐标系）设置与应用

1 概述

在某些模型中，利用局部坐标系可极大的方便模型设置，例如对弯曲的多孔板设置多孔介质属性、设置各向异性的材料属性等。
 

2 创建坐标系

通过树状菜单中“curvilinear coordinate system”可创建曲线型局部坐标系。
 

右键点击“新建”，在如下图所示界面设置局部坐标系。
 

设置完成后，点击“save”按钮保存坐标系设置，程序自动在每个面单元的形心创建一个局部坐标系。
 

2.1 区域设置

cell zone的选择不仅决定了方向设置中参考曲面的设置，也决定了局部坐标系的应用范围。未勾选的区域不创建局部坐标系。

不同cell zone选择下的局部坐标系显示（上图选择全部区域，下图仅选择部分区域）

2.2 坐标方向设置

坐标系必须设置方向 0 和方向 1，方向 2 为两者的向量叉乘，由软件自动计算。
 

方向设置有三种方法：扩散（diffusion）、基准向量（base vector）、向量投影（vector projection）。
 

扩散方法的核心为求解扩散方程，得到各位置的扩散方向作为坐标指向。扩散方程的形式为：

程序采用迭代法求解，计算停止标准为残差小于 1^-6，或者达到 20 次迭代。

基准向量方法直接指定坐标轴方向，全局统一。

向量投影方法
 

仅适用于设置方向 1，不能设置方向 0。其坐标轴方向为指定的向量在方向 0 的法向投影。

2.3 坐标系显示

方向 0、方向1、方向 2 可选择性进行显示需要关注的部分。视图中，方向 0 为红色显示，方向 1 为绿色，方向 2 为蓝色。

局部坐标系可视化

建议勾选“auto scale”选项，使显示的坐标大小始终处于合适范围
 

在“skip”设置正整数，可跳过部分坐标系显示，避免程序卡顿。数字越大，显示的对象越少。 
 

3 局部坐标系的应用

在需要依赖于坐标选取的设置中，可选择创建的局部坐标系。

通过局部坐标系设置多孔介质属性

通过局部坐标系设置材料各向异性方向（需要热传导率采用“orthotropic”模式定义）

备注：基于2023R1版本实测中，经常因为方向定义问题导致程序崩溃，感觉程序稳定性欠佳，需要注意及时保存。
 

目前发现的可导致崩溃的设置问题包括：
 

• 扩散方法中无法找到路径
• 方向 0 和方向 1 在部分区域平行（此时无法计算方向 2 指向）

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