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Fluent动⽹格的经典21个问题Fluent动⽹格的经典21个问题弹簧近似光滑模型(spring-based smoothing)、动态分层模型（dynamiclayering）和局部重划模型（local remeshing）。
6.在Fluent中，弹簧近似光滑模型的使⽤范围是什么？原则上弹簧光顺模型可以⽤于任何⼀种⽹格体系，但是在⾮四⾯体⽹格区域（⼆维⾮三⾓形），最好在满⾜下列条件时使⽤弹簧光顺⽅法：（1）移动为单⽅向。
（2）移动⽅向垂直于边界。
如果两个条件不满⾜，可能使⽹格畸变率增⼤。
另外，在系统缺省设置中，只有四⾯体⽹格（三维）和三⾓形⽹格（⼆维）可以使⽤弹簧光顺法，如果想在其他⽹格类型中激活该模型，需要在dynamic-mesh-menu下使⽤⽂字命令spring-on-all-shapes?，然后激活该选项即可。
7.在Fluent中，动态分层模型的应⽤有什么限制？（1）与运动边界相邻的⽹格必须为楔形或者六⾯体（⼆维四边形）⽹格。
（2）在滑动⽹格交界⾯以外的区域，⽹格必须被单⾯⽹格区域包围。
（3）如果⽹格周围区域中有双侧壁⾯区域，则必须⾸先将壁⾯和阴影区分割开，再⽤滑动交界⾯将⼆者耦合起来。
（4）如果动态⽹格附近包含周期性区域，则只能⽤FLUENT的串⾏版求解，但是如果周期性区域被设置为周期性⾮正则交界⾯，则可以⽤FLUENT的并⾏版求解。
8.在Fluent中，应⽤局部⽹格重划模型应注意什么事项？局部⽹格重划模型仅能⽤于四⾯体⽹格和三⾓形⽹格。
在定义了动边界⾯以后，如果在动边界⾯附近同时定义了局部重划模型，则动边界上的表⾯⽹格必须满⾜下列条件：（1）需要进⾏局部调整的表⾯⽹格是三⾓形（三维）或直线（⼆维）。
（2）将被重新划分的⾯⽹格单元必须紧邻动⽹格节点。
（3）表⾯⽹格单元必须处于同⼀个⾯上并构成⼀个循环。
（4）被调整单元不能是对称⾯（线）或正则周期性边界的⼀部分。
9.在Fluent中，动⽹格更新⽅法应该根据什么来选择？通常来讲，在⼀个case中，我们使⽤的更新⽅法都是根据⽹格类型以及和要实现的运动来选择的，很多时候都是⼏种更新⽅法搭配起来使⽤的。
目录实例：Profile定义运动 (2)I、参数说明 (2)II、操作步骤 (3)一、将计算域离散为网格 (3)二、Fluent操作步骤 (4)1.启动Fluent 14.5求解器 (4)2.初始设置 (4)3.选择湍流模型 (5)4.设置流体物性 (6)5.设置边界条件 (7)6.动网格设置 (8)7.设置其它选项 (12)在Fluent中，动网格模型可以用来模拟由于流域边界运动引起流域形状随时间变化的流动情况，动网格在求解过程中计算网格要重构，例如汽车发动机中的气缸运动、阀门的开启与关闭、机翼的运动、飞机投弹等等。
CFD中的动网格大体分为两类：（1）显式规定的网格节点速度。
配合瞬态时间，即可很方便的得出位移。
当然一些求解器（如FLUENT）也支持稳态动网格，这时候可以直接指定节点位移。
（2）网格节点速度是通过求解得到的。
如6DOF模型基本上都属于此类。
用户将力换算成加速度，然后将其积分成速度。
在Fluent中，动网格涉及的内容包括：（1）运动的定义。
主要是PROFILE文件与UDF中的动网格宏。
（2）网格更新。
FLUENT中关于网格更新方法有三种：网格光顺、动态层、网格重构。
需要详细了解这些网格更新方法的运作机理，每个参数所代表的具体含义及设置方法，每种方法的适用范围。
动网格的最在挑战来自于网格更新后的质量，避免负体积是动网格调试的主要目标。
在避免负网格的同时，努力提高运动更新后的网格质量。
拉格朗日网格(固体有限元计算)网格欧拉网格(流体计算)实例：Profile定义运动I、参数说明本次实例采用的场景来自于流体中高速飞行的物体。
如子弹、火箭、导弹等。
这里只是为了说明profile在动网格运动定义中的应用，因此为了计算方便不考虑高速问题。
问题描述如下图所示：图 1 (1为运动刚体，2为计算域)图2计算说明：由于不考虑也没办法考虑刚体的变形，因此在构建面域的时候，将1中的部分通过布尔运算去除。
计算域总长度300mm，其中固体运动最大位移为：300-40-30-6mm=224mm。
题记：在学习使用Fluent的时候，有不少朋友需要使用动网格模型(Dynamic Mesh Model)，因此，本版推出这个专题，进行大讨论，使大家在使用动网格时尽量少走弯路，更快更好地掌握；也欢迎使用过的版友积极参与讨论指导，谢谢！该专题主要包括以下的主要内容：##1.动网格的相关知识介绍；##2.以NACA0012翼型俯仰振荡实例进行讲解动网格的应用过程；##3. 与动网格应用有关的参考文献；##4. 使用动网格进行计算的一些例子。
##1.动网格的相关知识介绍有关动网格基础方面的东西，请具体参考FLUENT User’s Guide或FLUENT全攻略的相关章节，这里只给出一些提要性的知识要点。
1、简介动网格模型可以用来模拟流场形状由于边界运动而随时间改变的问题。
边界的运动形式可以是预先定义的运动，即可以在计算前指定其速度或角速度；也可以是预先未做定义的运动，即边界的运动要由前一步的计算结果决定。
网格的更新过程由FLUENT 根据每个迭代步中边界的变化情况自动完成。
在使用动网格模型时，必须首先定义初始网格、边界运动的方式并指定参予运动的区域。
可以用边界型函数或者UDF 定义边界的运动方式。
FLUENT 要求将运动的描述定义在网格面或网格区域上。
如果流场中包含运动与不运动两种区域，则需要将它们组合在初始网格中以对它们进行识别。
那些由于周围区域运动而发生变形的区域必须被组合到各自的初始网格区域中。
不同区域之间的网格不必是正则的，可以在模型设置中用FLUENT软件提供的非正则或者滑动界面功能将各区域连接起来。
注：一般来讲，在Fluent中使用动网格，基本上都要使用到UDF，所以你最好具备一定的C 语言编程基础。
2、动网格更新方法动网格计算中网格的动态变化过程可以用三种模型进行计算，即弹簧近似光滑模型(spring-based smoothing)、动态分层模型（dynamic layering）和局部重划模型（local remeshing）。
Fluent中的动网格动网格是目前求解计算域变化问题的常用方法。
参考Fluent帮助，可以知道动网格技术与一般流动计算设置的主要区别在于网格更新方法和更新域设置。
这里就这两方面问题的一点体会作一简单记录。
一、网格更新方法弹簧近似光滑法将任意两网格节点之间的连线理想地看成一条弹簧，并通过近似弹簧的压缩或拉伸实现网格和计算域的改变。
该方法网格拓扑不变，无需网格的插值处理，对结构化（四边形、六面体）和非结构化（三角形、四面体）网格同样适用。
但不适合于大变形情况，当计算区域变形较大时，变形后的网格质量变差，严重影响计算精度。
动态分层法在运动边界相邻处根据运动规律动态增加或减少网格层数，以此来更新变形区域的网格。
该方法适用于结构化网格，通过设置适当的分层和缩减系数，更新后的网格依然为较为均匀的结构化网格，对计算精度影响较小。
对于运动域具有多自由度和任意变形情况，该方法处理起来非常困难。
网格重生方法在整个网格更新区域内依据设定的最大和最小网格尺寸判断需要进行网格重生的网格，并依据设置的更新频率进行网格重生处理。
该方法适用于非结构化网格，能够较好的应用于任意变形的计算区域处理。
二、更新域设置更新域设置是动网格设置中的一项重要工作，最常用的设置是刚体运动域和变形域，这里针对这两种域的设置注意事项和技巧作一简单介绍。
1、域动网格一般来讲，设置为刚体运动域的区域一般为壁面类边界，通过设置固壁的运动，模拟计算域内物体的运动。
由于固壁边界有时形状较为复杂，壁面附近网格尺度与周围网格尺度存在较大差别，网格更新时变形较大。
在这种情况下，可以设置一个包含固壁运动边界的计算域，通过该计算域的整体运动模拟域内物体的运动，在有的地方将这种方法称为域动网格法。
在域动网格法中，需要设置包含运动物体的内部计算域、内部计算域界面均为刚体运动域。
如下图所示。
2、动态分层法中的分界面在应用动态分层网格更新方法时，当分层界面在计算域内部时，需要采用Split interface（这里称分界面）将运动域运动范围与固定计算域区分开来，以保证动态分层网格处理（如果运动域网格与固定域网格没有分界面，动态分层无法执行）。
FLUENT动网格简介在固体有限元计算中，网格运动实非什么稀奇事儿。
而且在绝多数固体计算的基本物理量是网格的节点位移，所以，固体计算中，网格节点运动是对的，没有运动反而不正常了。
也可以这么说：正因为计算域内部节点间的相对运动，才导致了内应力的产生。
流体计算与固体完全不同。
其根源在于它们使用的网格类型不同。
当前固体有限元计算采用的是拉格朗日网格，而流体计算则大多数采用的欧拉网格。
如果说把拉格朗日网格中的节点点看作是真实世界的物质原子的话，那么欧拉网格的节点则好比是真实世界中的一个个传感器，它们总是呆在相同的位置，真实的记录着各自位置上的物理量。
正常情况下，欧拉网格系统是这样的：计算域和节点保持位置不变，发生变化的是物理量，网格节点就像一个个布置在计算域中的传感器，记录该位置上的物理量。
这其实是由流体力学研究方法所决定的。
宏观与微观的差异决定了固体力学计算采用拉格朗日网格，流体计算采用欧拉网格。
关于这部分的详细解说，可以参阅任何一本计算流体动力学书籍。
世界是公平的。
有利必有弊。
朗格朗日网格适合计算节点位移，然而对于过大的网格变形却难以处理。
欧拉网格生来可以处理大变形（因为节点不动），然而对于对于节点运动的处理，则是其直接软肋。
然而很不幸的是，现实生活中有太多网格边界运动的实例。
如汽车发动机中的气缸运动、阀门开启与关闭、机翼的运动、飞机投弹等等等等举不胜举。
计算流体动力学计算的基本物理量通常为：速度、温度、压力、组分。
并不计算网格节点位移。
因此要让网格产生运动，通常给节点施加的物理约束是速度。
CFD中的动网格大体分为两类：（1）显式规定的网格节点速度。
配合瞬态时间，即可很方便的得出位移。
当然一些求解器（如FLUENT）也支持稳态动网格，这时候可以直接指定节点位移。
（2）网格节点速度是通过求解得到的。
如6DOF模型基本上都属于此类。
用户将力换算成加速度，然后将其积分成速度。
对于第一类动网格问题，在fluent中通常可以使用profile与UDF进行网格设置，通过规定节点或区域的速度、角速度或位移等方式来显式确定网格的运动，通常大部分的动网格问题都归于此类。
Remeshing方法中的一些参数设定：Remeshing中的参数Minimum length scale和Maximum Length Scale，这两个参数你可以参考mesh scale info中的值，仅是参考,因为mesh scale info中的值是整个网格的评价值，设置的时候看一下动网格附近的网格和整个网格区域的大小比较，然后确定这两个参数，一般来讲，动网格附近的网格较密，这些值都比整体的小，所以在设置时通常设置为比mesh scale info中的Minimum length scale大一点，比Maximum Length Scale小一点。
以上是一般来讲的设置思路。
下面是我在NACA0012翼型动网格例子中的设置：Remeshing中的参数设定：为了得到较好的网格更新，本例在使用局部网格重新划分方法时,使用尺寸函数,也就是Remeshing+Must Improve Skewness+Size Function的策略。
将Minimum Length Scale及Maximum Length Scale均设置为0，为了使所有的区域都被标记重新划分；Maximum Cell Skewness（最大单元畸变)，参考Mesh Scale Info…中的参考值0.51，将其设定为0。
4,以保证更新后的单元质量；Size Remesh Interval（依照尺寸标准重新划分的间隔），将这个值设定为1，在FLUENT,不满足最大网格畸变的网格在每个时间步都会被标记,而后重新划分，而不满足最小，最大及尺寸函数的网格，只有在Current Time=（Size Remesh Interval）＊delta t的时候，才根据这些尺寸的标准标记不合格的单元进行重新划分,为了保证每步的更新质量，将其修改为1，就是每个时间都根据尺寸的标准标记及更新网格.Size Function Resolution(尺寸函数分辨率)，保持默认的3;Size Function Variation（尺寸函数变量）：建议使用一个小值，在0.1到0。
5之间，本例将其设置为0.3；Size Function Rate（尺寸函数变化率）,保持默认的0.3。
动网格(dynamic mesh)是CFD中专有的概念。
由于当前流体计算多采用欧拉坐标系，该坐标系区别于拉格朗日坐标系的一个最直观特点是:计算过程中网格保持静止.因此，在CFD计算中应用动网格，具有其特别的难处。
1、动网格控制方式最主要的困难在于边界运动后的网格质量控制。
由于边界的运动,不可避免的导致网格变形。
我们知道，求解器对于网格质量的容忍是有限度的。
当网格扭曲过大引起网格质量的急剧下降，可能导致计算发散、形成负网格，进而终止计算。
因此，在边界运动过程中，对网格质量进行控制尤为重要。
在fluent软件中动网格主要有三种控制方式：smoothing，layering，remeshing.其中layering主要应用与四边形网格及六面体网格，remeshing主要应用于三角形网格及四面体网格等费结构网格中，至于smoothing方法则在各类网格中均可应用。
layering方法应用于结构网格也是有条件限制的：边界运动最好是沿着某单一方向。
如若是旋转，最好还是采用非结构网格配合remeshing方式。
非结构网格是最适合应用动网格模型的,但是网格质量不好控制，通常需要仔细调节。
结构网格采用layering 方法,能够很好的控制网格质量，但是几何适应性差。
具体采用何种网格类型以及何种控制方式,还是要从实际的模拟模型来考虑。
2、运动控制方式边界的运动控制方式主要有两种:PROFILE文件与UDF.采用profile的方式是最简单的,存在的限制也比较多.首先profile主要是采用线性插值的方式,如果速度是关于时间的高阶幂函数,则难以采用此种方式。
另外，采用profile定义边界的运动方式，最主要的是指定边界的运动速度，对于其他的涉及到力的转换的，比如说6DOF模型中经常用到的将受力转换为加速度再换算成速度的话，基本上无能为力。
最常见的profile文件格式如下：(（vel 2 point）（time 0 0。
1）(v_x 0 1）)这里定义了一个两点格式，在0s时刻速度为0，0。
1s时刻速度为1，中间时刻速度采用线性插值获得。
注意profile中统一采用国际单位制.关于速度v_x，v_y,v_z分别表示x，y，z三方向平动速度,omega_x，omega_y,omega_z表示x,y,z三方向转动速度。
至于UDF方式定义运动，最主要的还是采用DEFINE_CG_MOTION宏，注意此UDF宏只能用于编译型.解释形式的虽然不会报错,但是在使用中是无效的。
应用于动网格的宏还包括DEFINE_DYNAMIC_ZONE_PROPERTY,DEFINE_GEOM，DEFINE_GRID_MOTION，DEFINE_SDOF_PROPERTIES，各宏的详细用法，可以参阅UDF手册第二章第六小节，里面包含了宏中的参数以及各类例子。
3、应用动网格的时机动网格其实是比较复杂的技术，想要用好不是一件容易的事情。
在使用过程中经常会出现计算发散、负网格的问题，更可能出现由于网格扭曲导致网格质量差，计算精度低的问题。
因此,对于运动问题，fluent中还是提供了很多的简化模型。
最接近动网格的是滑移网格。
滑移网格是唯一一种不改变网格而能计算瞬态的模型。
滑移网格的基本思想是将运动区域与静止区域通过滑移面进行分割,通过滑移面传递流动数据。
在运动区域中采用运动参考系的方式。
另外几类运动问题都可以归结为运动参考系的问题：SRF，MRF以及MP。
SRF与MRF的区别主要在参考系的数量上。
而MRF与MP的区别在与数据传递方式。
MRF通过交界面直接传递数据，主要是通过绝对速度的方式传递，而MP则是流量或压力平均的方式进行传递。
总之，若能够应用这些简化的模型，是不推荐采用动网格的方式的。
§一、动网格的相关知识介绍有关动网格基础方面的东西，请具体参考FLUENT User’s Guide或FLUENT全攻略的相关章节，这里只给出一些提要性的知识要点。
1、简介动网格模型可以用来模拟流场形状由于边界运动而随时间改变的问题。
边界的运动形式可以是预先定义的运动,即可以在计算前指定其速度或角速度；也可以是预先未做定义的运动,即边界的运动要由前一步的计算结果决定。
网格的更新过程由FLUENT 根据每个迭代步中边界的变化情况自动完成。
在使用动网格模型时,必须首先定义初始网格、边界运动的方式并指定参予运动的区域。
可以用边界型函数或者UDF 定义边界的运动方式.FLUENT 要求将运动的描述定义在网格面或网格区域上。
如果流场中包含运动与不运动两种区域，则需要将它们组合在初始网格中以对它们进行识别。
那些由于周围区域运动而发生变形的区域必须被组合到各自的初始网格区域中。
不同区域之间的网格不必是正则的，可以在模型设置中用FLUENT软件提供的非正则或者滑动界面功能将各区域连接起来。
注：一般来讲，在Fluent中使用动网格，基本上都要使用到UDF，所以你最好具备一定的C语言编程基础。
2、动网格更新方法动网格计算中网格的动态变化过程可以用三种模型进行计算，即弹簧近似光滑模型（spring—based smoothing)、动态分层模型（dynamic layering）和局部重划模型（local remeshing)。
弹簧近似光滑模型原则上弹簧光顺模型可以用于任何一种网格体系，但是在非四面体网格区域(二维非三角形），最好在满足下列条件时使用弹簧光顺方法:（1）移动为单方向。
（2）移动方向垂直于边界.如果两个条件不满足，可能使网格畸变率增大。
另外，在系统缺省设置中,只有四面体网格(三维）和三角形网格（二维）可以使用弹簧光顺法，如果想在其他网格类型中激活该模型,需要在dynamic—mesh—menu 下使用文字命令spring—on—all-shapes?，然后激活该选项即可。
动态分层模型动态分层模型的应用有如下限制：(1)与运动边界相邻的网格必须为楔形或者六面体（二维四边形）网格。
（2）在滑动网格交界面以外的区域,网格必须被单面网格区域包围.（3）如果网格周围区域中有双侧壁面区域，则必须首先将壁面和阴影区分割开，再用滑动交界面将二者耦合起来。
（4）如果动态网格附近包含周期性区域,则只能用FLUENT 的串行版求解,但是如果周期性区域被设置为周期性非正则交界面，则可以用FLUENT 的并行版求解。
如果移动边界为内部边界，则边界两侧的网格都将作为动态层参与计算。
如果在壁面上只有一部分是运动边界，其他部分保持静止，则只需在运动边界上应用动网格技术，但是动网格区与静止网格区之间应该用滑动网格交界面进行连接。
局部网格重划模型需要注意的是，局部网格重划模型仅能用于四面体网格和三角形网格。
在定义了动边界面以后，如果在动边界面附近同时定义了局部重划模型，则动边界上的表面网格必须满足下列条件：（1）需要进行局部调整的表面网格是三角形（三维）或直线（二维）。
（2）将被重新划分的面网格单元必须紧邻动网格节点。
（3）表面网格单元必须处于同一个面上并构成一个循环。
（4）被调整单元不能是对称面（线）或正则周期性边界的一部分.动网格的实现在FLUENT 中是由系统自动完成的。
如果在计算中设置了动边界，则FLUENT 会根据动边界附近的网格类型，自动选择动网格计算模型.如果动边界附近采用的是四面体网格(三维)或三角形网格（二维），则FLUENT 会自动选择弹簧光顺模型和局部重划模型对网格进行调整。
如果是棱柱型网格,则会自动选择动态层模型进行网格调整。
在静止网格区域则不进行网格调整.动网格问题中对于固体运动的描述，是以固体相对于重心的线速度和角速度为基本参数加以定义的。
既可以用型函数定义固体的线速度和角速度，也可以用UDF 来定义这两个参数.同时需要定义的是固体在初始时刻的位置。
注：这一小节主要讲述了动网格的更新方法，最好能掌握，尤其是各种方法的适用范围，通常来讲，在一个case中，我们使用的更新方法都是根据网格类型以及和要实现的运动来选择的，很多时候都是几种更新方法搭配起来使用的。
总结一下：使用弹簧近似光滑法网格拓扑始终不变，无需插值，保证了计算精度。
但弹簧近似光滑法不适用于大变形情况，当计算区域变形较大时,变形后的网格会产生较大的倾斜变形，从而使网格质量变差，严重影响计算精度。
动态分层法在生成网格方面具有快速的优势，同时它的应用也受到了一些限制。
它要求运动边界附近的网格为六面体或楔形，这对于复杂外形的流场区域是不适合的。
