ADINA软件动网格技术的应用

分析很多流体问题（尤其是流固耦合问题）时都需要应用动网格技术，它是有限元方法的一个重要发展方向。随着动网格技术的出现，很多难题（例如，旋转机械）可以使用CFD来模拟。ADINA-CFD模块中包含强大的动网格技术，不仅可以模拟小位移变形，还可以模拟大位移变形。ADINA-CFD主要包含三种动网格技术：参数化动网格、滑移网格和自适应动网格，下面将分别详细介绍：

1.参数化动网格

参数化动网格可以理解为自身具有一定变形能力的网格。欧拉网格不能用于分析移动边界问题和流固耦合问题，此时必须采用拉格朗日-欧拉（ALE）网格（详见ADINA流体理论手册2.14节）来解决。由于参数化动网格本身就具有一定适应变形的能力，当变形达到一定程度时，将可能出现过度扭曲（overlap）现象，使得计算终止。一般情况下，小位移问题（位移小于单元尺寸）的流场网格可能不需要作任何特殊处理就能完成分析；当位移变形较大时，则应该事先将网格划分好。以图7-21的模型为例加以说明，将活塞两端的网格均划分为映射规则网格，使得网格本身可以随活塞一起运动，从而不会发生扭曲现象。某些情况下，参数化动网格还应该与Leader-Follower（详见4.6.4节）一起配合使用，9.2节“阀门流固耦合分析”就是参数化动网格应用的一个实例。

2.滑移网格

4.6.5节已经介绍了滑移网格的相关内容，本节仅作简单介绍。对于旋转机械问题，通常都需要使用滑移网格，让滑移边界一侧的网格随动，另一侧的网格固定，如图7-22所示。为了避免网格发生扭曲，应该与Leader-Follower配合使用，9.4节“风车流固耦合分析”就是滑移网格应用的一个实例。

图7-21 参数化动网格示意图(www.xing528.com)

图7-22 滑移网格示意图

3.自适应动网格

对于复杂流场计算问题，初始网格往往不能胜任整个计算过程。自适应动网格技术指的是：在计算过程中，ADINA软件可以根据变量（压力、速度等）的计算结果（或流场域间隙、人工操作）自动重划分网格，自动确定各个部位的网格密度。该技术不仅可以节约计算资源，而且还能够提高计算精度。对于如图7-23所示的实例，在流场计算域中包含结构瓣膜，初始网格如图7-23b所示，根据流场域计算结果梯度的变化情况，网格将自动重划分；自适应网格划分如图7-23c所示。自适应动网格技术是一个非常重要的计算技术，详细介绍请参见Primer手册第48题“Flow between cylinders using adaptive CFD”、第49题“Analysis of a parachute using adaptive CFD”和ADINA流场理论手册12.15节“Adaptive mesh”。

图7-23 自适应动网格示意图