gambit网格检查及优化方法
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Gambit中埋硬线的两种网格处理方式,及扩展的流固耦合控制边界Gambit中埋硬线的两种网格处理方式,及扩展的流固耦合控制边界网格生成器是正对特定的计算域由边界网格点控制方式来生成整个计算域的网格,这种网格生成技术一般在计算域远离边界处的网格质量比边界处的网格质量差。
而实际的数值模拟过程中,对特定的问题,往往要求计算域内某位置处能够网格质量略为提高,所以Gambit 中如何实现局部网格细分是所有Fluent工程师非常关心的问题,在剔除自适应网格技术外,在Gambit中亦能实现静态的局部内区域网格细分。
实现的方式我们可以分为两类,一类是实体细剖,一类是虚结构生成。
这两类方法实现的最终思想还是希望能够在该细化区出现更多的边界,以此达到细化。
1. 实体细剖法:在已知的实体网格细化区域建立新的实体结构,然后将外围结构打散,将打散的子结构和新建的实体结构联合生产众多小实体而后在逐步细化。
例如:某3D区域的某部分欲细化,那么需要在该细化出新构建一个体区域,如果是2D情况的细化,就在该区域构建面或者线,然后喜欢,例如下案例所示:在中心部分如果要细化,那么需要在该中心出建立相应的实体件,我们可以建立一条线,即如下所示:然后将上面直接的方形面删除,但留下底层线和点拓扑结构,然后根据这些结构细化为四个连接面结构如下图所示:然后对连接的几条边细化后在整体划分就可以了。
如下图所示:2. 虚结构生成:采用虚结构生成是通过Gambit中的虚结构处理形式来的,我们不需要打散整个计算域而是通过剖割的虚操作完成,对于上面的案例可以采用Split-Edge实现,即:对虚结构进行网格剖分,得到如下图所示网格:对上述的两种方式第一种更方便网格控制,而第二种是最简便,适合更快网格剖分的方法。
无论哪种方法,只要定义出中间的wall边界就可以方便的采用NPC做流固耦合的计算了。
gambit网格检查与优化方法gambit网格检查与优化方法FLUENT计算对网格质量的几个主要要求:(1)网格质量参数:Skewness (不能高于0.95,最好在0.90以下;越小越好)Change in Cell-Size (也是Growth Rate,最好在1.2以内,最高不要超过1.40)Aspect Ratio (一般控制在5:1以内,边界层网格可以适当放宽)Alignment with the Flow (就是估计一下网格线与流动方向是否一致,要求尽量一致,以减少假扩散)(2)网格质量对于计算收敛的影响:高Skewness 的单元对计算收敛影响很大,很多时候计算发散的原因就是网格中的仅仅几个高Skewness 单元。
高长宽比的单元使离散方程刚性增加,使迭代收敛减慢,甚至困难。
也就是说,Aspect Ratio 尽量控制在推荐值内。
(3)网格质量对精度的影响相邻网格单元尺寸变化较大,会大大降低计算精度,这也是为什么连续性方程高残差的原因。
网格线与流动是否一致也会影响计算精度。
(4)网格单元形状的影响非结构网格的截断误差比结构网格的大,因此为了提高计算精度,请大家尽量使用结构网格,对于复杂结构,在近壁面等对流动影响较大的区域尽量使用结构网格,其他次要区域使用非结构网格。
2、不要使用书上写的Y+与Yp计算公式,那个公式一般只能提供数量级上的参考。
推荐大家使用NASA的粘性网格间距计算器,设定你想要的Y+值,它就能给你计算出第一层的网格高度,与计算结果Y+很接近。
3、FLUENT检查网格的方法,网格导入FLUENT后,grid\check,可以看看网格大致情况,有无负体积,等等;在FLUENT窗口输入,grid quality 然后回车,FLUENT会显示最主要的几个网格质量。
4、关于边界层网格高度与长度的比例,有本CFD书上说,大概在1/sqrt(Re)就可以;另外也有这种说法,在做粘性计算时,这个比值可以在100-1000之间,无粘有激波计算时,这个比值要相应小点,在10-100之间,因为要考虑激波捕捉精度问题。
最近一直在学习圆柱体的网格的画法,虽然圆柱体看起来很简单,但要划分高质量的网格确不容易。
这里总结的是网上高手们分享的一些画法,集中起来,便于大家一起学习。
方法一:用Gambit创建一个高200,半径为100的圆柱,取顶面圆的边进行网格划分,设取点数量internal count 为40,然后选择体网格划分,其中elements选HEX/Wedeg,type 选cooper,其余保持默认。
优点:简单,网格质量比用四面体网格质量好多了。
缺点:中间网格质量较差,且侧面网格长度不易控制。
方法二[1]:创建网格,并将圆柱从圆中间split成两个半圆柱体。
顶面圆网格点的划分参照方法一,然后画选取一侧边进行网格划分,并设侧边internal count为20。
然后进行体网格划分,保持默认,划分网格。
这种网格的网格质量较上一种较好,中间网格质量得到了较大改善。
方法三[1]:辐射式网格画法。
这种网格在圆面呈从圆心到四周辐射开去的形状。
创建圆柱,并将圆柱split成3/4个圆柱和1/4圆柱。
点击mesh-face,然后再点击第一行第四个按钮,再在face栏中选中1/4的圆面,Type选择trielement,vertices选中该面的圆心,然后点击apply。
做完这步后在按照同样方法处理3/4的圆面。
然后先对边进行网格划分,半径的edges的internal count设为10,1/4圆弧设为10,3/4圆弧设为30,再对面进行网格划分,画图如下,最后进行体的划分。
这类网格优点在外围网格质量非常高,但在中间部分网格则很差。
方法四[2]:这种方法采用的是map类型进行划分。
先建立圆柱,然后将圆柱的圆环面split 成四个面,如下图所示。
点击mesh-face,再选择第一行第四个按钮,face选择顶面圆,type 选择end,vertices则将面上的四个点全选,点击apply。
同样,再选择地面圆,type选择end,vertices将地面的四个点全选,点击apply。
Fluent计算对网格质量的几个主要要求:1)网格质量参数:Skewness (不能高于0.95,最好在0.90以下;越小越好)Change in Cell-Size (也是Growth Rate,最好在1.20以内,最高不能超过1.40)Aspect Ratio (一般控制在5:1以内,边界层网格可以适当放宽)Alignment with the Flow(就是估计一下网格线与流动方向是否一致,要求尽量一致,以减少假扩散)2)网格质量对于计算收敛的影响:高Skewness的单元对计算收敛影响很大,很多时候计算发散的原因就是网格中的仅仅几个高Skewness的单元。
高长宽比的单元使离散方程刚性增加,使迭代收敛减慢,甚至困难。
也就是说,Aspect Ratio尽量控制在推荐值之内。
3)网格质量对精度的影响:相邻网格单元尺寸变化较大,会大大降低计算精度,这也是为什么连续方程高残差的原因。
网格线与流动是否一致也会影响计算精度。
4)网格单元形状的影响:你在fluent里面用grid quality命令看下,相关的东西可以百度一下;以下为我百度搜索到的东西:可以作为参考:如何检查网格质量,用什么指标来说明网格好不好呢?怎么控制?一般是什么原因造成的? 一般也就是,网格的角度,网格变形的梯度等等吧判断网格质量的方面有很多,不知你用的是什么软件,下面总结的是针对Gambit帮助文件的简单归纳,不同的软件有不同的评价单元质量的指标,使用时最好仔细阅读帮助文件。
Area单元面积,适用于2D单元,较为基本的单元质量特征。
Aspect Ratio长宽比,不同的网格单元有不同的计算方法,等于1是最好的单元,如正三角形,正四边形,正四面体,正六面体等;一般情况下不要超过5:1. Diagonal Ratio对角线之比,仅适用于四边形和六面体单元,默认是大于或等于1的,该值越高,说明单元越不规则,最好等于1,也就是正四边形或正六面体。
Gambit网格处理问题一:面合并和interface设置:1、在设置GAMBIT边界层类型时需要注意的几个问题:a、没有定义的边界线如何处理,b、计算域内的内部边界如何处理(2D),gambit默认为wall,一般情况下可以到fluent再修改边界类型。
内部边界如果是split产生的,那么就不需再设定了,如果不是,那么就需要设定为interface或者是internal。
先从机理上分析流动可能的情况,然后再确定网格划分的方法。
流体流动方向与网格的走向相平行,计算结果的精度会好一些。
流动复杂的地方、计算比较关心的地方,网格密一些,其它的区域可以稍微稀疏一些。
流动最复杂的地方加入边界层,边界层的层数及各层的厚度要合理。
对于标准壁面函数,过密的边界层会导致很小的 y+(FLUENT 推荐+12~300),可能会影响计算结果。
为了将计算区域的不同位置划分成不同密度、不同结构的网格,可以用面或线(二维)将整个区域分成多个小区域。
区域之间的分界面(单个面,两个体是相连的。
)可以设为Internal边界条件,或Interface(分界处是两个面分属于两个体,即两个体是不相连的。
)边界条件。
如果设为 Interface 边界条件,在网格文件导入 FLUENT 中开始解算之前,在 Define中仍要进行相应的Grid Interface 设置。
Interface边界条件还可以用于连接运动的区域和静止的区域,例如,涡轮流量传感器叶轮区域和导向架区域。
不同的小区域可以用不同结构和尺度的网格,但两个相邻区域之间的网格尺度过渡要尽可能的平滑,不要超过 3~5 倍。
几何结构规则的区域尽可能用结构化网格(六面体),可以减少网格数量;结构复杂的区域采用非结构化网格(四面体),便于网格生成;四面体网格可以转化成多面体网格。
在gambit划分三维网格时,难免遇见对一模型进行分区划分。
其中不好处理的地方就是在两个体交界面处的网格怎么去处理。
(转自网络)
Fluent计算对网格质量的几个主要要求:
1)网格质量参数:
Skewness (不能高于0.95,最好在0.90以下;越小越好)
Change in Cell-Size (也是Growth Rate,最好在1.20以内,最高不能超过1.40)
Aspect Ratio (一般控制在5:1以内,边界层网格可以适当放宽)
Alignment with the Flow(就是估计一下网格线与流动方向是否一致,要求尽量一致,以减少假扩散)
2)网格质量对于计算收敛的影响:
高Skewness的单元对计算收敛影响很大,很多时候计算发散的原因就是网格中的仅仅几个高Skewness的单元。
高长宽比的单元使离散方程刚性增加,使迭代收敛减慢,甚至困难。
也就是说,Aspect Ratio尽量控制在推荐值之内。
3)网格质量对精度的影响:
相邻网格单元尺寸变化较大,会大大降低计算精度,这也是为什么连续方程高残差的原因。
网格线与流动是否一致也会影响计算精度。
4)网格单元形状的影响:
非结构网格比结构网格的截断误差大,因此,为提高计算精度计,请大家尽量使用结构网格,对于复杂几何,在近壁这些对流动影响较大的地方尽量使用结构网格,在其他次要区域使用非结构网格。
2. 不要使用那些书上写的y+与yp的计算公式,那个公式一般只能提供数量级上的参考。
推荐大家使用NASA的粘性网格间距计算器,设定你想要的y+值,它就能给你计算出第一层网格高度,与计算结果的y+很接近。
3. Fluent检查网格质量的方法,网格导入Fluent中之后,grid->check,可以看看网格大致情况,有无负体积,等等;在Fluent窗口输入,grid quality然后回车,Fluent会显示最主要的几个网格质量。
3. 关于边界层网格高度与长度的比例,有本CFD书上说,大概在1/sqrt(Re)就可以;另外,也有这种说法,在做粘性计算时,这个比值可以在100-1000之间,无粘有激波计算时,这个比值要相应小点儿,在10-100之间,因为要考虑激波捕捉精度问题。
4. display选项中选择range
然后在"lower"中设为0.85,"upper"设为1
然后窗口中会显示skew在0.85-1.0之间的网格单元
5.
如何在gambit中提高网格质量
经常在网上看到一些网友为gambit划分不出好的网格质量而烦恼。
要生成一套好的网格,我觉得以下几点是很必要的:
1.选择一款好的网格生成软件;
2.确保实体尽量简洁;
3.合理布置线上节点;
但是,对于一些初学者来说,gridgen等专业点的网格划分软件在短时间内是很难掌握的,所以大部分人还是喜欢用gambit。
对于gambit来说,有的时候满足了条件2,3,仍然有可能生成质量很差的网格,这个时候就需要手动调整以提高网格质量了。
下面我将以一个例子来详细讲解一下如何在gambit中提高网格质量。
该图为放大图,从中可以看出有一个网格基本上已经退化成一条线了,从而导致整个网格最大的倾斜率超过了0.99。
解决方法一:
由于质量差的网格集中在附面层与三角形网格过渡的地方,可以从改变附面层网格分布入手。
改变楔形体三个顶点的类型,将其改为side,从而改变附面层网格。
改变附面层网格分布后,重新生成的网格质量提高了不少。
解决方法二:
改变三角形网格分布。
选择调整面网格的节点分布。
手动调整质量差的网格的节点,使其分布合理。
通过调整后,最大倾斜率小于0.91了。
该质量的网格基本上就能导入fluent计算了,通过fluent中的s mooth/swap功能,还能进一步提高网格质量。
以上例子只是给网友一个在gambit中调整网格的思路,希望能解决一部分人的问题。
其实,提高网格质量最好的办法就是将坏的网格merge到好的网格中,可惜我目前还没有在gambit中发现该功能。
有机会再跟大家探讨一下在tgrid中如何用merge功能提高网格质量
你在fluent里面用grid quality命令看下,相关的东西可以百度一下;以下为我百度搜索到的东西:可以作为参考:如何检查网格质量,用什么指标来说明网格好不好呢?怎么控制?一般是什么原因造成的?
一般也就是,网格的角度,网格变形的梯度等等吧
判断网格质量的方面有很多,不知你用的是什么软件,下面总结的是针对Gambit帮助文件的简单归纳,不同的软件有不同的评价单元质量的指标,使用时最好仔细阅读帮助文件。
Area单元面积,适用于2D单元,较为基本的单元质量特征。
Aspect Ratio长宽比,不同的网格单元有不同的计算方法,等于1是最好的单元,如正三角形,正四边形,正四面体,正六面体等;一般情况下不要超过5:1.
Diagonal Ratio对角线之比,仅适用于四边形和六面体单元,默认是大于或等于1的,该值越高,说明单元越不规则,最好等于1,也就是正四边形或正六面体。
Edge Ratio长边与最短边长度之比,大于或等于1,最好等于1,解释同上。
EquiAngle Skew通过单元夹角计算的歪斜度,在0到1之间,0为质量最好,1为质量最差。
最好是要控制在0到0.4之间。
EquiSize Skew通过单元大小计算的歪斜度,在0到1之间,0为质量最好,1为质量最差。
2D质量好的单元该值最好在0.1以内,3D单元在0.4以内。
MidAngle Skew通过单元边中点连线夹角计算的歪斜度,仅适用于四边形和六面体单元,在0到1之间,0为质量最好,1为质量最差。
Size Change相邻单元大小之比,仅适用于3D单元,最好控制在2以内。
Stretch伸展度。
通过单元的对角线长度与边长计算出来的,仅适用于四边形和六面体单元,在0到1之间,0为质量最好,1为质量最差。
T aper锥度。
仅适用于四边形和六面体单元,在0到1之间,0为质量最好,1为质量最差。
Volume单元体积,仅适用于3D单元,划分网格时应避免出现负体积。
Warpage翘曲。
仅适用于四边形和六面体单元,在0到1之间,0为质量最好,1为质量最差。
另外,在Fluent中的窗口键入:grid quality 然后回车,Fluent能检查网格的质量,主要有以下三个指标:
1.Maxium cell squish: 如果该值等于1,表示得到了很坏的单元;
2.Maxium cell skewness: 该值在0到1之间,0表示最好,1表示最坏;
3.Maxium 'aspect-ratio': 1表示最好。