ICEM与FLUENT联合实战：二维圆柱绕流嵌套网格实例探讨

首先，介绍一下嵌套网格。网络上关于嵌套网格的的内容大多数是关于直接利用软件进行计算的过程，而对于前处理过程中的网格生成过程并没有什么描述，其实这种技术已经在学术界流传已久，只是用的都是自己的程序算法，今天，我们来使用商用软件ICEM来进行嵌套网格的划分，并用Fluent进行计算。

之所以称之为嵌套网格，即多重网格相互重叠，组合成的一组网格。这里存在两套或者两套以上的网格相互重叠，目前支持嵌套网格的求解器的有Fluent17.0以上版本，OPENFORM最新的版本。具体的求解技术大致为：求解器识别嵌套网格边界，对被组分网格遮蔽的背景网格部分进行“挖洞”，具体的描述大家可以参考文献[1]，至于网格生成思路请大家参考文献[2]，下面进入主题。

本文的研究对象为二位圆柱绕流，Re=20，此时圆柱表面流动认为层流，会在圆柱背风面形成一对稳定的弗普尔旋涡，如下图。

首先介绍网格生成思路：(1) 生成包裹圆柱的组分网格；(2) 生成外流场域的背景网格；(3) 组合网格进行计算。

首先生成内部包裹圆柱的网格，为了简单我们选择了简单的的正方形网格：

对上面左边的圆柱划分O-block，并进行相应的关联，将正方形周围的part名称改为overset，方便在Fluent中进行改变边界条件，成为右边的图，并生成网格，之后，将网格转换成非结构网格。保存网格为inner.uns文件，特别注意，只用进行到这一步就好了，不必转换成.msh文件，特别注意。

然后划分外流场网格，这里要注意两组网格的坐标系要一致，即组装起来之后，圆柱要在流体域的中间。

外流场我们选择矩形外形，如下图左，生成网格，并转化为非结构网格，再保存为outter.uns文件。                      

之后，我们在一个project里面打开上面保存的两个uns网格文件，首先打开一个outter.uns，然后再打开inner.uns。选择mesh>open mesh，选择要导入的网格文件，会出现下图的三个选项，因为是要进行网格组装，所以选择“Merge”进行组装，我们就得到了嵌套网格。

之后，我们对网格进行输出，选择Fluent为求解器。

将嵌套网格导入Fluent中进行计算，首先，进行尺寸缩放，缩放为真实尺寸。

因为Re=20的情况下，圆柱表面依然为层流，并且为稳定的旋涡状态，因此选择稳态模式进行计算，之后选择层流模型。

下面进行边界条件设置，通过Re的求解，得到速度入口的速度为0.014876m/s；

下面对最重要的圆周周围的正方形边界进行设置，选择“overset”边界条件

之后我们到Overset Interface里面进行设置，右键选择“New”，勾选背景区域和组分区域里面识别出来的两个流体域，然后命名为overset1。

然后设置Reference Values，选择从入口进行计算，Area设置为圆柱直径，这里为20mm。

然后选择压力速度耦合方式，这里利用了overset嵌套网格之后，就只能选择coupled格式，剩下的都可以选择默认了。

然后设置一下残差

设置一下阻力系数，监测圆柱表面的阻力系数

然后进行初始化

然后我们选择计算设置，点击calculator

发现很快收敛，cd=2.4284

附上速度云图

免责声明：本文系网络转载或改编，未找到原创作者，版权归原作者所有。如涉及版权，请联系删