[发明专利]一种动网格边界更新计算方法

说明书

本发明公开一种动网格边界更新计算方法，S1：依据所要计算的问题的设计图纸建立三维仿真模型，并确定三维仿真模型的计算参数；S2：对建立好的三维仿真模型进行网格划分；S3：依据实际情况设置好边界条件和初始值，并使用Fluent UDF编写刚体运动规律；S4：运行Fluent软件，载入划分好的网格和编写好的Fluent UDF，设定Fluent中的求解参数，用有限体积法对刚体运动进行求解，得到刚体运动仿真模型的运行结果。本发明提供刚体运动速度随时间变化规律未知且采用网格重构这一网格再生方法的边界更新计算方法，可有效计算刚体运动速度随时间变化规律未知的刚体边界，并使得计算结果与输出结果和实验结果相吻合，还可有效缩短调试时间，减少工程周期，节约调试成本。

技术领域

本发明涉及流体工程领域中的边界运动或变形领域，更具体地，涉及一种动网格边界更新计算方法。

背景技术

Fluent是一款广泛使用的CFD(Computational Fluid Dynamics)商业软件，Fluent中的动网格模型理论上来说可用于模拟流体工程中的边界运动或者变形，比如航空业中的机翼运动、火箭级间分离、内燃机中活塞与气门运动、流体机械中的阀门启闭、泵的转动、生物医学中血管的膨胀与收缩、仿生学中鸟扇动翅膀飞行、鱼摆动尾巴游动等。

动网格内部网格节点再生方法有三种：铺层(Layering)、弹性光顺(SpringSmoothing)和局部重构(Local Remeshing)。其中局部网格重构的条件是三角形和四面体网格的扭曲率或尺寸超过用户设定的标准，局部网格节点和体网格消除或增加，进而实现网格的重构。

Fluent中边界运动可分为两种：一是刚体相对于其重心的速度或者角速度随时间的变化规律已知的运动；二是刚体相对于其重心的速度或者角速度随时间变化规律未知，线速度或角速度由作用于刚体上的力的平衡计算求得。对于第二种情况，即刚体运动速度或角速度随时间变化规律未知的情形，目前该方面的介绍非常少，即使是在Fluent的帮助文档中，也未对此类动网格究竟如何实现给予详细说明。故导致普通用户不能很方便的使用此方法进行相应计算，或者计算出来的结果与实验结果差别较大却找不到原因。

发明内容

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种刚体运动速度随时间变化规律未知且采用网格重构这一网格再生方法的边界更新计算方法，该方法可有效计算刚体运动速度随时间变化规律未知的刚体边界，并使得计算结果与输出结果和实验结果相吻合，还可有效缩短调试时间，减少工程周期，节约调试成本。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种动网格边界更新计算方法，用于刚体运动速度随时间变化规律未知且采用网格重构这一网格再生方法的边界更新计算，包括以下步骤：

S1：依据所要计算的问题如电液阀、自由活塞发动机等的设计图纸建立三维仿真模型，并确定三维仿真模型的计算参数；

S2：对建立好的三维仿真模型进行网格划分；

S3：依据实际情况设置好边界条件和初始值，并使用Fluent UDF编写刚体运动规律；

UDF(User Defined Function，用户自定义函数)是用户自己编写的一个函数，可以和Fluent动态链接。可以用于被ANSYS FLUENT求解器动态加载以增强其标准功能的C语言程序。UDF归根结底是一段C语言代码，但是需要在FLUENT规定的框架范围内去定义，这样才能够被FLUENT认可并在其加载后以提供标准程序所不具备的功能。