让网格动起来（9）—弹簧光顺方法实例

上次讲到,光顺方法计算网格节点位移并不是依赖于网格质量。因此,仅使用光顺方法,只能处理一些小变形的情况 。倘若变形量过大,则会造成网格质量降低,轻则影响收敛,重则出现负网格,导致计算出错。

1、问题描述

边长120mm的正方形空腔,内有一个边长30mm的正方形固体。研究固体以角速度1rad/s旋转时对内部流场的扰动。

1、网格方案

由于四边形网格在刚体变形时会发生较大的扭曲,不太适合于使用弹簧光顺方法,因此本例中使用三角形网格。使用全局尺寸2mm,生成网格如下图所示。

2、指定运动

可以使用profile文件或DEFINE_CG_MOTION宏来定义运动。我们这里利用udf宏来定义运动。

UDF宏文件如下:

#include “udf.h”

DEFINE_CG_MOTION(RotationVel , dt , vel , omega , time , dtime)

{

omega[2] = 1;

}

omega[2]表示z方向的角速度 。本例中以恒定的角速度旋转。

将内部四条边定义为rigid body。并把赋予运动速度。

3、动网格参数

勾选Dynamic Mesh选项,激活动网格。本例只考虑网格光顺,因此只勾选Smoothing。(说明:通常动网格应用中不会只使用一种网格更新方法,此处只是考虑光顺,所以才会这样。正常情况下本例应当使用到网格重构)。

点击setting…按键进行smoothing设置面板 。如右下图所示。

采用弹簧光顺需要设置的参数一共有四个:弹簧常数因子、边界节点松弛、收敛精度及迭代次数。

通常需要设置的参数为弹簧常数因子及边界节点松弛,其它两个参数采用默认即可。

(1)弹簧常数因子:该参数取值范围[0,1],取值越大表示阻尼越大,也表示边界运动对内部网格的影响越小。

(2)边界节点松弛:取值范围[0,1],1表示无松弛,0表示禁止节点位移。

这里先将两参数取中间值0.5。

3、其它设置

创建运动区域。设置中间四条边为rigid body,设置运动udf(注意UDF必须为编译型)。如下图所示。

4、预览网格运动

(1)观察0.5s后的网格情况

可以看到,四角位置网格已经扭曲得很厉害了。其它参数有兴趣的同学可以自己尝试。

5、计算结果演示