FLUENT中的網格光順(smoothing)主要采用兩種方法:彈簧光順與擴散光順。

其中彈簧光順包含有:彈簧光順、邊界層光順、拉普拉斯光順。

擴散光順分為:基于壁面距離的擴散光順與基于單元體積的擴散光順。

一、彈簧/拉普拉斯/邊界層光順

1、彈簧光順需要設置的參數

主要有四個參數需要設置:Spring Constant Factor(彈簧常數因子),Boundary Node Relaxation(邊界節點松弛),Convergence Tolerance(收斂精度),Number of Iterations(迭代次數)。如圖中橙色框選部分。

2、各參數作用

彈簧常數因子:取值范圍[0,1]。可以通過該值來調整彈簧剛度的大小。該值為0表示彈簧間沒有阻尼,邊界運動會影響到更多的內部節點。該參數的默認值為1。在實際應用中,若發現運動邊界附近網格堆積嚴重,可適當調小此參數,將位移擴散出去。

邊界節點松弛:網格位置更新時使用的參數。取值范圍[0,1]。0表示沒有進行網格節點保持不變,1表示不使用松弛處理。該參數默認為1。調整該參數可以控制每次網格更新的節點位置。通常使用默認值即可。

迭代精度:網格節點位移值是通過求解平衡方程得到的。本參數即控制方程的求解精度。一般保持默認值。

迭代次數:與迭代精度作用相同。用于平衡方程的求解控制。迭代方程如下。通常該參數保持默認即可。

3、彈簧光順方法的適應性(譯自用戶手冊)

(1)適用于任何變形或運動的單元或面域。更適用于四面體/三角形網格

(2)在非四面體/三角形網格域中,建議在以下一些情況下使用彈簧光順方法:(a)邊界運動在某一方向上具有明顯優勢(b)運動主要沿運動邊界的法向方向。

其它的非四邊形/非四面體網格域(尤其是多面體網格域),建議使用擴散光順方法。

注意:默認情況下,在非四面體/四邊形網格上,彈簧光順方法是關閉的。用戶可以使用TUI命令激活:define > dynamic-mesh > controls > smoothing-paramters > spring-on-all-shapes?

二、擴散光順

1、擴散光順

擴散光順是通過求解擴散方程來獲得網格節點的位移的。

只有一個參數需要設置:擴散參數α。

擴散系數是通過擴散參數得到的。如下兩公式求得擴散系數γ。

與,式中的d為壁面正則距離,v為正則體積。

用戶可以通過TUI命令設置迭代次數與收斂精度。通常很少進行設置。

define > dynamic-mesh > controls > smoothing-parameters > max-iter
define > dynamic-mesh > controls > smoothing-parameters > relative-convergence-tolerance

2、基于壁面距離的網格擴散光順

基于壁面距離的擴散光順允許用戶將邊界網格運動擴散至內部節點的規律定義為壁面距離的函數。減少遠離運動邊界的擴散能夠使這些區域吸收更多的網格運動,同時更好的保持運動壁面附近的網格質量。

用戶可以通過調整diffusion parameter來控制網格擴散,該參數的取值范圍[0,2]。該參數默認為0,意味著擴散參數為1,也即整個計算域采用相同程度的擴散。

擴散參數越大,則更多的保持近壁面網格,遠離運動邊界的位置將吸收更多的網格運動。

對于邊界旋轉運動,通常將擴散參數設置為1.5

默認情況下,fluent使用標準壁面距離。該方法使用最近的壁面邊界進行正則化。請注意此方法是不包括其它邊界類型(如inlet,outlet,symmetry,周期邊界等),只使用wall壁面邊界。用戶可以使用"generalized“壁面距離,該方法使用一切未聲明為變形的邊界,而不管邊界的類型。兩種方法均使用所有變形網格區域中發現的最大距離進行正則化。

用戶可以使用TUI命令設置fluent使用廣義邊界:

define>dynamic-mesh>controls>smoothing-parameters>boundary-distance-method

3、基于單元體積的網格擴散光順

• 允許用戶將邊界運動擴散至內部區域定義為單元尺寸的函數。在大網格上減小擴散助于使這些網格吸收更多的網格變形,能更好的保持小體積單元的網格質量。
• 與基于壁面距離的網格擴散相同,用戶也可通過調整擴散參數來控制擴散系數。默認擴散參數為0表示采用統一的擴散。更大的擴散參數將會使更大的體積的網格吸收更多的變形。
• 擴散參數取值范圍:[0,2]

4、擴散光順方法的適應性

• 能夠應用于任何類型的運動或變形網格。
• 擴散光順方法比彈簧光順計算開銷要大(隱式求解擴散方程。而彈簧光順是顯式計算節點位移),但是能夠得到較好的網格質量(特別是對于非四面體/非三角形網格及多面體網格)。
• 更適合于平移運動。
• 擴散光順方法與邊界層光順方法及面區域重構方法不兼容。