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ADINA有限元分析的SlidingMesh设定实例

时间:2023-11-06 理论教育 版权反馈
【摘要】:滑移网格用于处理界面两侧网格运动趋势不同的物理问题。为了控制动网格的运动情况,Sliding Mesh要与Leader-Follower一起配合使用。可单击菜单Model→Boundary Conditions→Special Boundary Conditions或图标进行定义。图4-40 Sliding Mesh的应用需要注意的是:滑移网格界面处网格必须不连续,如图4-41所示,因此,划分网格时滑移网格界面两侧的网格密度可以不同。图4-41 滑移网格界面处的网格使用滑动界面时还应注意下列限制条件:1)适用于FCBI和FCBI-C单元。4)不允许使用直接的FSI耦合方法进行计算。

ADINA有限元分析的SlidingMesh设定实例

滑移网格(Sliding Mesh)用于处理界面两侧网格运动趋势不同的物理问题。对于图4-40a所示的旋转结构,滑动界面内部的网格可以旋转,而滑动界面外部的网格则固定不动;对于图4-40b所示的平动结构,界面上部和下部的网格运动趋势不同。因此,滑移网格既可以模拟旋转机械(例如,涡轮机、搅拌器、水轮机等),也可以模拟相对移动问题(例如,两辆相向行驶的汽车)。为了控制动网格的运动情况,Sliding Mesh要与Leader-Follower一起配合使用。

定义的滑移网格是一对边界条件,因此指定的几何界面也不是一个界面,而是同一空间不同位置的两个几何界面,如图4-41所示。这两个界面可以重合,也可以有小的间隙,还可以有小的重叠,所以需要定义两个滑移网格边界条件,并构成一个边界条件相互作用对。对于二维模型,滑移网格边界是某条线;对于三维模型,滑移网格边界则是某个面。可单击菜单Model→Boundary Conditions→Special Boundary Conditions或978-7-111-35841-1-Part02-66.jpg图标进行定义。关于滑移网格及Leader-Follower应用的二维实例,请参见Primer手册的例题37,三维实例请参见本书第9.4节“风车流固耦合分析”。

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图4-40 Sliding Mesh的应用

需要注意的是:滑移网格界面处网格必须不连续(如果连续,定义的滑移网格将不起作用,即无法实现沿界面滑动),如图4-41所示,因此,划分网格时滑移网格界面两侧的网格密度可以不同。如果滑移网格界面的一侧属于非结构性网格,建议界面两侧的单元尺寸不要相差太多(通常情况下,两侧单元的尺寸比不要超过2),否则将影响计算的收敛和计算结果的连续性,采用FCBI-C单元时更应如此。在滑移网格界面处生成不连续网格的方法有多种,例如,划分网格时选择No Check的节点检查方式,或者应用不同的单元组划分网格,节点检查时选择在单元组内连续等。

虽然滑移网格界面处网格不连续,但计算后的结果变量都是连续的。滑移网格界面处的数值格式要满足质量、动量和能量守恒定律。简单起见,下面仅讨论二维情况,如图4-42所示。点M与S1、S2分别位于滑动界面的两侧,M点处的控制体积由上、下两个控制体积组成,如果希望计算M点处控制体积的通量和作用力,对于下半部分来说,利用节点M处的信息求出通量并不困难;但对于上半部分,由于网格在界面处没有连接在一起,因此得不到直接信息,上半部分控制体积的通量则利用相邻点S1和S2计算得到,可以通过对节点M、S1和S2处的控制体积的相对位置线性插值得到。

需要注意的是:滑移网格界面只是一个网格界面,经过该界面的物理量是连续的,所以在滑移网格界面边缘处的物理条件也必须连续,即:滑动界面两侧的物理条件应该相同,如图4-43所示。

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图4-41 滑移网格界面处的网格

使用滑动界面时还应注意下列限制条件:(www.xing528.com)

1)适用于FCBI和FCBI-C单元。

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图4-42 滑移网格界面的耦合计算

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图4-43 滑动界面两侧的物理条件

2)对于FCBI单元,只能使用sparse求解器进行计算。

3)不适用于求解高速可压缩流体。

4)不允许使用直接的FSI耦合方法进行计算。

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