ANSYS FLUENT动网格模型应用指南

动网格模型

动网格模型用于模拟由于流域边界运动引起流域形状随时间变化的流动情况。流动既可以是明确的运动(如具有明确的线速度或角速度)，也可以是未知的运动(这种运动的绕物体重心的线速度或角速度是由流域中固体上的受力平衡得出的)，下一时间步的运动情况是当前时间步的计算结果确定的。

动网格模型概述

动网格模型用于计算运动边界问题，以及边界或流域内某个物体的移动问题。在计算之前要先定义体网格的初始状态，在边界发生运动或变形后，其流域的网格重新划分是在FLUENT内部自动完成的，而边界的形变和运动过程可以用边界型函数来定义，也可以用UDF函数来定义。动网格模型求解的是非定常问题，需要消耗较大的硬件资源。

动网格模型可以求解刚性运动、转动或者平动问题，如汽车发动机气缸内活塞的往复运动，注射器中的活塞运动，机翼的副翼、襟翼在飞行过程中的运动等;还可以计算边界发生形变的问题，如气球充气的过程、飞行器的气动弹性问题等，FLUENT 提供的六自由度动网格模型求解器可以定义和描述边界或运动物体的运动状况，可用于解决多体分离过程。

FLUENT提供了3种动网格运动的方法来更新变形区域内的体网格，分别为弹性光顺法、动态层技术和局部网格重构法。

弹性光顺法是根据边界节点上的已知位移来光滑调整流域内节点的位置。网格上任意两节点之间的连线被理想化成互相连接的弹簧。边界上任意一个网格节点的位移都会导致与之相互连接的弹簧中产生弹性力，进而导致临近网格节点上的力的平衡被打破，这样边界节点上的位移就通过体网格在流域中传播过去。经过反复迭代，最终整个弹簧网格系统达到新的平衡时，就可以得到一个变形后的、新的网格系统。

对于六面体网格、楔形网格等，动态层技术可以根据与运动的物面邻近的网格层的高度来决定增加或减小网格的层数。它在边界上假定一个优化的网格层高度，在边界移动、变形时，如果邻近边界的一层网格的高度大于优化高度一定比例时，就在边界面与相邻网格层之间增加一层网格。若邻近边界的一层网格的高度小于优化高度一定比例时，也会将邻近边界一层的网格删除。动态层技术就是通过这种方法来保持边界附近的网格保持一定的密度。

当边界位移相对局部单元尺寸较大时，单元质量将恶化或单元将退化，从而导致下一时间步的求解收敛困难。为了避免这个问题，把质量差的网格单元进行重新划分，这就是局部网格重构法。对于单元尺寸小于指定单元尺寸的最小值，或大于指定单元尺寸的最大值，或畸变度大于最大畸变度时，需要进行重新划分。除了体网格重构外，边界上网格的三角形面或线性面也将随同体网格一起重构。

除了具有上述3种更新变形区域内体网格方法的动网格模型技术之外，FLUENT还提供了六自由度(6DOF)求解器。6DOF可以根据作用在流场中某个物体上的重力空气动力或其他力、力矩来计算物体的位置和姿态。6DOF 技术配合动网格使用可以解决一些流固耦合、多体分离的实际工程问题。

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