關于ICEMCFD中O型塊的一些想法

2016-10-07  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

對于一些圓弧幾何模型,例如二維的圓、三維的圓柱、球形,在對其進行結構分塊時,常常借助與O型剖分。雖然說這種方式很節省時間(如果全人工切出O型塊的話,至少需要切四刀,外加四次節點合并),然而在一些情況下,O型塊的表現并不是想象中那么好,盡管其網格質量不不差。

計算結果不僅僅與網格質量有關,在劃分網格的過程中,我們也需要考慮網格拓撲對于計算的影響。比如說,網格拓撲導致的偽擴散等等數值問題。雖然說偽擴散很大程度上是由于計算格式所導致的,但是,網格線方向與流體流動方向存在偏角也是導致偽擴散的一個重要原因,尤其是在結構網格中。

下面以一個最常見的O網格剖分例子來進行說明。原始幾何為中心有孔的板,如圖1所示。

圖1 原始幾何

1、分塊方式討論

該幾何有兩種最常見的分塊方式,如圖2及圖3所示。

  圖2 分塊方式1

   圖3 分塊方式2

第一種分塊方式是最常用的一種處理這類幾何的方式。采用O型塊劃分。對于第二中方式,是先進行塊的切割,將O型塊的范圍縮小至貼近幾何位置,然后采用O型剖分。對于本例中的幾何,可以不用采用O型塊。

2、網格討論

(1)對于本例來說,由于結構簡單,網格質量均可達到最佳。

(2)對于這樣的流動情況:內部圓形的繞流計算。采用第一種分塊方式是不太合適的.此時應當采用第二種方式。而對于另外的一些流動狀態,例如內部圓面為發熱體,計算內部溫度擴散,此時我們應當選取第一種分塊方式。如何選擇,需要參考實際情況下流體的運動方向,盡量使網格方向與流體流動方向一致。

3、更多的例子

一個圓柱繞流網格模型。如圖4所示。

圖4 幾何模型

(i)分塊方式1

(a)直接O型塊劃分  (b)生成的網格

  這種采用O型塊直接劃分的方式,形成畸變嚴重的塊,導致網格質量難以提高。

(ii)分塊方式2

將圓部分獨立切割,然后進行O型塊的剖分。有助于提高網格質量。但是在圓形的四周,網格線與水平的角度過大。

(iii)分塊方式3

在圓形周圍橫豎各切割兩次,然后進行O型剖分。這樣有助于將傾斜的網格線影響降至最低。

對于圓柱繞流,建議采用第三種分塊方式。

三維方面的問題,以后再進行討論。

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