FLUENT6.1全攻略图10-16 转子定子模型的静压等值线图在显示速度矢量时，同样有绝对速度和相对速度两种形式。

另外需要注意的是，后处理过程不能在交界区中的壁面、内部、周期等类型的边界上建立数据显示面（surface），但是可以在交界面上建立数据显示面，但结果将是单边的，就是只显示交界面一侧的结果。

而且在跨越交接面时，等值线中可能会有细微的不连续。

在画三维填充等值线时，图形中可能会出现一些小缝，但是这些缝只是图形显示问题，与解的连续性无关。

10.6 动网格模型10.6.1 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。

在使用移动网格模型时，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21FLUENT6.1全攻略22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。

10.6.2 动网格守恒方程在任意一个控制体中，广义标量Φ的积分守恒方程为：()∫∫∫∫∂∂+⋅∇=⋅−+V V Φg V VdV S A d ΦΓA d u u ρΦV ρΦd dt d G G G G （10-7） 式中ρ为流体密度，u G 为速度向量，g u G 移动网格的网格速度，Γ为扩散系数，ΦS 为源项，V ∂代表控制体V 的边界。

方程（10-7）中的时间导数项，可以用一阶后向差分格式写成：()()t V V dV dt d nn V ΔΦ−Φ=Φ+∫ρρρ1 （10-8） 式中n 和n+1代表不同的时间层。

n+1层上的V n+1由下式计算：t dtdV V V n n Δ+=+1 （10-9） 式中dV/dt 是控制体的时间导数。

为了满足网格守恒定律，控制体的时间导数由下式计算：∫∑∂⋅=⋅=V n jj j g g f A u A d u dt dV G G G G , （10-10） 式中n f 是控制体积的面网格数，j A G 为面j 的面积向量。

点乘j j g A u G G ⋅,由下式计算：tV A u j j j g Δ=⋅δG G , （10-11） 式中j δV 为控制体积面j 在时间间隔Δt 中扫过的空间体积。

10.6.3 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，即弹簧光滑模型、动态层模型和局部重划模型。

FLUENT6.1全攻略1. 弹簧光滑模型在弹簧光滑模型中，网格的边被理想化为节点间相互连接的弹簧。

移动前的网格间距相当于边界移动前由弹簧组成的系统处于平衡状态。

在网格边界节点发生位移后，会产生与位移成比例的力，力量的大小根据胡克定律计算。

边界节点位移形成的力虽然破坏了弹簧系统原有的平衡，但是在外力作用下，弹簧系统经过调整将达到新的平衡，也就是说由弹簧连接在一起的节点，将在新的位置上重新获得力的平衡。

从网格划分的角度说，从边界节点的位移出发，采用虎克定律，经过迭代计算，最终可以得到使各节点上的合力等于零的、新的网格节点位置，这就是弹簧光顺法的核心思想。

图10-17和图10-18是弹簧光顺法的一个实例，图10-17是网格的初始状态，图10-18是网格在边界运动后达到新的平衡位置。

图10-17 基于弹簧光滑节点开始状况图10-18基于弹簧光滑节点结束状况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。

23FLUENT6.1全攻略24（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。

2．动态层模型对于棱柱型网格区域（六面体和或者楔形），可以应用动态层模型。

动态层模型的中心思想是根据紧邻运动边界网格层高度的变化，添加或者减少动态层，即在边界发生运动时，如果紧邻边界的网格层高度增大到一定程度，就将其划分为两个网格层；如果网格层高度降低到一定程度，就将紧邻边界的两个网格层合并为一个层，如图10-19所示：图10-19 动态层如果网格层j 扩大，单元高度的变化有一临界值：()0min 1h h s α+> （10-21）式中h min 为单元的最小高度，h 0为理想单元高度，s α为层的分割因子。

在满足上述条件的情况下，就可以对网格单元进行分割，分割网格层可以用常值高度法或常值比例法。

在使用常值高度法时，单元分割的结果是产生相同高度的网格。

在采用常值比例法时，网格单元分割的结果是产生是比例为s α的网格。

图10-20与10-21是用常值高度法和常值比例法的结果。

FLUENT6.1全攻略25图10-20 用常值高度法分割网格图10-21 用常值比例法分割网格若对第j 层进行压缩，压缩极限为：0min h h c α< （10-22）式中c α为合并因子。

在紧邻动边界的网格层高度满足这个条件时，则将这一层网格与外面一层网格相合并。

动网格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FLUENT6.1全攻略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予计算。

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，如图10-22所示。

图10-22 动态层区域与临近区域间应用滑动界面局部重划模型在使用非结构网格的区域上一般采用弹簧光顺模型进行动网格划分，但是如果运动边界的位移远远大于网格尺寸，则采用弹簧光顺模型可能导致网格质量下降，甚至出现体积为负值的网格，或因网格畸变过大导致计算不收敛。

为了解决这个问题，FLUENT在计算过程中将畸变率过大，或尺寸变化过于剧烈的网格集中在一起进行局部网格的重新划分，如果重新划分后的网格可以满足畸变率要求和尺寸要求，则用新的网格代替原来的网格，如果新的网格仍然无法满足要求，则放弃重新划分的结果。

在重新划分局部网格之前，首先要将需要重新划分的网格识别出来。

FLUENT中识别不合乎要求网格的判据有二个，一个是网格畸变率，一个是网格尺寸，其中网格尺寸又分最大尺寸和最小尺寸。

在计算过程中，如果一个网格的尺寸大于最大尺寸，或者小于最小尺寸，或者网格畸变率大于系统畸变率标准，则这个网格就被标志为需要重新划分的网格。

在遍历所有动网格之后，再开始重新划分的过程。

局部重划模型不仅可以调整体网格，也可以调整动边界上的表面网格。

需要注意的是，局部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）。

26FLUENT6.1全攻略（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。

10.6.4 动网格问题的建立设置动网格问题的步骤如下：（1）在Solver（求解器）面板中选择非定常流（unsteady）计算。

（2）设定边界条件，即设定壁面运动速度。

（3）激活动网格模型，并设定相应参数，菜单操作如下：Define -> Dynamic Mesh -> Parameters...（4）指定移动网格区域的运动参数，菜单操作如下：Define -> Dynamic Mesh -> Zones...（5）保存算例文件和数据文件。

（6）预览动网格设置，菜单操作为：Solve -> Mesh Motion...（7）在计算活塞问题时，设定活塞计算中的事件：Define -> Dynamic Mesh -> Events...并可以通过显示阀与活塞的运动，检查上述设置是否正确：Display -> IC Zone Motion...（8）应用自动保存功能保存计算结果。

File -> Write -> Autosave...在动网格计算中，因为每个计算步中网格信息都会改变，而网格信息是储存在算例文件中的，所以必须同时保存算例文件和数据文件。

（9）如果想建立网格运动的动画过程，可以在Solution Animation（计算结果动画）面板中进行相关设置。

27FLUENT6.1全攻略10.6.6 设定动网格参数为了使用动网格模型，需要在dynamic mesh（动网格）面板中激活Dynamic Mesh（动网格）选项。

如果计算的是活塞运动，则同时激活In-Cylinder（活塞）选项。

然后选择动网格模型，并设置相关参数。

如果激活了活塞运动，则同时设置活塞运动的相关参数，如图10-23所示。

图10-23 动网格面板1．选择网格更新模型在Mesh Methods（网格划分方法）下面选择Smothing（弹簧光顺模型），Layering（动态层模型）和（或）Remshing（局部重划模型）。