midas CFD动网格之重叠网格介绍
重叠网格
Overset Mesh Analysis
动网格主要解决的是流场中存在运动部件的情况，例如转动的风扇、运行的车辆、搅拌器的工作过程、水流通过螺旋推进器、轴向涡轮叶片等类似的问题。
在NFX CFD中支持以下几种动网格模型：移动参考系、滑移网格、网格变形、重叠网格。其中前两种属于区域运动、后两种属于边界运动，本文将主要介绍重叠网格的功能介绍。
重叠网格又称为嵌套网格，是一种处理复杂外形网格布局的有效形式，因其网格生成的便利而得到了广泛的应用。对具有相对运动的复杂结构采用动态重叠网格非常便利，子域间的相对运动不需要网格变形，更不需要重新生成网格，只需要在子域定义其运动规律且子域间有相互重叠。例如，当以平行运动和旋转运动的组合来分析汽车周围的流动时，或者由于两个或多个搅拌器具有相对复杂的运动而引起的混合流动时，此时，可以通过对网格进行插值来分别生成移动物体周围的网格以进行重叠网格分析。
如图:叶轮旋转引起的流体运动，或已安装的搅拌器对罐内流体混合物的混合进行分析。
首先通过分离靠近旋转物体的区域和远离旋转物体的区域来设计单元网络，然后通过设置接触面使用滑动网格技术。在这种情况下可将靠近旋转物体的区域设置为移动参考系(MRF)。
但是,如果要分析具有复杂运动而不是简单离心旋转的对象周围的流动，或者要分析两个或多个对象具有不同相对运动的情况，则可以使用简单的滑动网格或移动参考系技术，在无法考虑时，可以通过使用重叠网络技术来分析。
如上图是应用于重叠网格技术进行分析的示例
随时间移动，重叠网格会自动与背景网格交换信息，并且当存在两个或多个网格时，网格之间也会发生信息交换。结果，以背景网格区域为有效计算区域来进行重叠网格分析。
原理
将实际发生流量分析的区域设置为背景单元网格，并将移动对象周围的单元网格设置为重叠网格。在这种情况下，自动发生信息交换的区域由重叠网格的最外面的节点组成，并且在参考值的节点中搜索了背景网格的所有区域。当执行涉及多个重叠网格的分析时，等级会在内部分配给重叠网格，等级低的重叠网格用作背景网格，用于等级高重叠网格。
插值的应用
在重叠网格分析的情况下，通常通过在背景网格和重叠网格之间相互应用插值表达式来交换信息。插值有两种形式。对于高级节点，未知数是从低级网格内插的，相反，对于低级节点，未知数是从高级网格中插值的。网格之间的插值以约束方程的形式应用于节点。
图中显示了节点之间通过约束方程式交换信息的关系
搜索插值节点
如上图，A的约束点，是重叠网格的最外节点。 但是，如果有一个等级比自己高的单元网格，则不会给出约束方程式（A'）。 另外，在重叠网格在背景网格的外侧情况下，在没有偏离的单元中判定最外侧的节点（A *）。 从高级单元网格约束的点（B）是在结构上连接到偏离高级单元网格的节点存于高级单元网格内部的节点。通过添加一个重叠网格（Overset 3）显示了离开单元网格的插值方法，有效计算区域如下图阴影显示。
为了有效的计算指定位置单元，Midas NFX CFD使用了轴对齐的边界框（AABB）树数据结构。
重叠网格的最外层单元
下表设置为边界条件的单元从重叠网络的最外层的单元中排除。此外，任何确定为位于单元的闭合曲面内的节点都将从计算中排除。
示例：
项目概况：
该示例是洁净室分析的简化模型，如图所示，显示机器人的旋转和平移条件。
分析的目的：
通过机器人改变洁净室内的流量
第一步：新建（设定项目环境，此单位为N-m-J-sec）
第二步：导入几何（3D CAD模型）
第三步：材料定义（AIR_25`C）
*做重叠网格分析必须网格为同一材料，如有多个重叠网格，必须为每个重叠的网格指定不同单元属性
第四步：网格划分（机器人手臂和玻璃板附近按0.015m控制）
*树形模型菜单可以右键选择体-显示模式-仅线的显示方式
无尘室网格划分（网格尺寸0.07m）
重叠区域网格划分（网格尺寸0.05m）
*可以取消网格显示来对几何体操作
*勿勾选合并节点和高阶单元
第五步：边界条件定义
入口定义（洁净室三个入口）
出口定义
壁面定义
在洁净室的外壁中，除了入口和出口部分外，墙壁的5个表面作为固定墙边界
壁面运动定义
旋转条件:在时间为4s之前，它每秒旋转45°，而在时间4s后不旋转（仅平行运动）
"if(t<=4)then(-45*t)else(-180)endif"
平移条件:在时间为4s后，它不会移动（仅平行移动），4s后，它以每秒0.75（m /秒）的速度移动。
"if(t<=4)then(0)else(0.75*(t-4))endif"
勾选“Ty”复选框，选择“刚体运动”，然后选择“平移”。
勾选“Rz”复选框，选择“刚性运动”，然后选择“旋转条件-1”。
为机器人周围的重叠区域设置移动墙条件
应用“无因次距离壁面”选项可以有效计算粘性底层。 粘性的底层是靠近壁的非常浅的区域，其中粘度的影响占主导地位，而不是湍流的影响。为了计算该面积，该面积需要非常密集的网格，但是如果应用此功能，则可以通过不具有密集网格的函数来获取值，而不是通过网格进行数值分析。
第六步：分析工况定义并求解
如果将"时间间隔"设置为0.01，并将"步骤数"设为600，则总计算时间为6（= 0.01×600）（秒）。在其中的4个过程中，机器人旋转运动，而2个机器人平行运动。
*默认使用二次k-ε模型作为湍流模型
运行分析：（3种方式）
1，主菜单点击分析，点击求解2，点击图标菜单中的求解图标 3树形分析和结果目录树右键点击工况选求解
第七步：结果查看
内表面轮廓检查-修剪平面功能
双击要检查的时间步的“总速度”，点击“修剪平面”图标。
1.要查看结果，需要事先勾选显示网格模型，可以取消勾选几何模型显示。
2.支持多个切割面
3.crtl+右键是旋转，crtl+左键是放大缩小，crtl+中键是拖动
4.单击并拖动屏幕上的灰色箭头将围绕灰色珠子旋转灰色切割
5.用户可以自定义模型的旋转中心，可在图标菜单里点击定义旋转中心
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