ADINA有限元动网格控制

流体模型中如果网格发生了运动，无论是移动边界导致的指定节点位移还是任意的节点位移，都应该保证网格具备很好的质量。ADINA-CFD模块中的运动网格功能可以自动使节点发生任意的移动，在某些情况下，这将不能很好地保证网格质量。

图7-24 运动边界中的扭曲单元

如图7-24所示，某简单模型中当小球运动时，如果外部边界没有发生相同的运动，且当点2固定时，则线1-2将变成倾斜，此时某些单元就会发生扭曲。

如果让点2跟随点1一起运动，则线1-2将不会发生倾斜，此时单元的质量和形态也都不会改变。如图7-25所示，该图中将点1设置为主动点，点2设置为跟随点。

图7-25 运动-跟随功能示意图

读者所建立的几何模型在ALE网格中可以起到比较重要的作用。如果在AUI中建立或导入几何模型，则由ADINA软件生成网格，从而网格与几何模型建立关联，此时就可以将Leader-Follower设置在几何点上。

边界的任意运动可能造成网格重叠，但如果模型区域足够简单，则网格不会发生重叠。最好的几何形状是凸域，在凸域中的任意两点都可以用直线相连。对于比较复杂的区域，则可以将其切分成几个简单的子区域，以得到合适的ALE网格。

当网格发生压缩变形时最容易导致网格重叠，此时建议采取下列操作：(www.xing528.com)

1）尽量将面或体建成接近凸域的形状。

2）如果某区域不适合作为子区域，则可以通过设置Leader-Follower点的方法将其定义为移动刚性体，此时该区域内所有流体节点的位移都相同。

3）对于规则区域，应该尽量将其切分为砖块状的子区域，剩下区域则让其是刚性的。例如，结构变形处的流体网格容易发生网格重叠，则可以让结构周围的流体跟随结构一起运动，以减小结构附件处流体网格的变形。

4）当将区域划分为几个子区域时，最好应该考虑到计算过程中网格的所有可能运动情况，尤其需要考虑到可以真实反应结果的高质量网格的临界状态。

图7-26 在FSI分析中使用接触面

在某些情况下，在结构模型中定义接触面也可在一定程度上避免网格重叠，接触的唯一作用就是避免流体网格出现重叠，且对计算结果不产生影响。图7-26中施加了两个接触面以防止可变形结构的运动。较低位置处的接触面离流体模型中的壁面边界有一个比较小的距离，该距离应该足够小以确保结构模型始终位于壁面边界上，同时该边界也应该足够大以确保流体网格始终有效。如果接触面的位置摆放合适，则将不会影响到最终计算结果。在瞬态分析中，这种接触碰撞也可能发生，此时，较高位置处的接触面将用来代表真实的结构接触面，而较低位置的接触面将用来代表流体的壁面边界。

如果位移小于一个单元的尺寸则属于小位移问题。对于小位移问题，无须使用上述4条建议，ADINA将自动使用拉普拉斯方程来完成网格的运动控制。