活塞运动流固耦合模拟技术研究

这里将会破解他们是如何在CFX中实现阀从完全关闭到打开的过程，解除ansys在技术上的一些锁死。

原文作者的原话如下：  当流体模型包括几何运动－例如转子压缩机，齿轮泵，血液泵或者内燃机－就要求网格的运动。运动网格的策略涵盖了每个可以想得到的运动。

特别是在流固耦合计算中涉及固体在流体中的大变形和大位移运动，ANSYS CFX结合ICEMCFD实现外部网格重构功能，用来模拟特别复杂构型的动网格问题并不会产生坏的网格单元，这种运动可以是指定规律的运动，比如汽缸的活门运动事件，也可以是通过求解刚体六自由度运动的结果，配合ANSYS CFX的多构型（Multi-Configuration）模拟，可以方便处理活塞封闭和边界接触计算。

而且，对于螺杆泵、齿轮泵这种特殊的泵体运动，ANSYS CFX开发了独特的浸入固体方法（immersed solids）不需要任何网格变形或重构，采用施加动量源项的方法来模拟固体在流体中的任意运动。基于以上两种动网格策略，用户可以方便地解决任意复杂的动网格问题。

这是CFX 12新增的动网格功能。这里我想描述一下Multi-Configuration and Remeshing 的功能。下面是一个带弹簧的活塞1自由度运动，当压力大于弹簧力时，活塞上移，活塞一开始处于封闭状态的，这也是目前CFD网格技术的瓶颈，但是CFX12 在处理这种问题上独辟蹊径，采用多构型和网格重划分结合的办法有效解决这一难题。

下面我们会开始模拟这个过程。在CFD中无法模拟阀由完全关闭到开启的过程，因为这个过程需要由面网格拉伸出体网格才可以实现，在CFX中我们可以通过Multi-Configuration来实现这个过程，而阀一旦开启后，剩下的即可通过remeshing功能来不断改善网格轻松模拟出来。

  我们需要准备2套网格和2个ICEM的rpl文件，2套网格分别用于阀关闭和开启2种模拟，而2个rpl文件用来进行结果网格和非结果网格的remeshing。具体如下：（SST湍流模型、air idea gas、inlet/outlet opening）  

首先是阀完全关闭的模拟，使用的网格如下：

我们可以看出网格的inlet和outlet不在一个域内，这样在求解时会有孤立区域，求解自动停止，所以我们需要设定在求解过程中允许存在孤立区域：

关闭时的具体定义：（进口压力是随时间增加的）

瞬态分析：

在阀受到的力大于设定值时，阀门开启，转入unstated分析：

阀门开启后：

在阀的开度非常小时，对模型划分非结构网格将会很困难，所以在开度非常小时，我们使用结构网格进行模拟，开度达到我们设定的值时，转用非结构网格进行模拟。（制作它们的rpl文件，用于remeshing）

动网格设置，这里只是做个基础的说明，可以通过wall distant参数让网格变形更均匀。

阀的运动：

进行结构网格和非结构网格的remeshing

调用ICEM进行网格的重构：

结果：

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