网格自适应｜02 Fluent处理

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作者优秀: 优秀教师/意见领袖/博士学历/特邀专家
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本文摘要（由AI生成）：

本文主要介绍了在Fluent中使用网格自适应方法的基本流程，包括网格自适应指南、网格细化与粗化等。在网格自适应过程中，需要注意一些问题，如面网格必须足够精细，初始网格应该包含足够的网格单元以捕捉流场基本特征，选择合适的变量进行梯度自适应等。在Fluent中应用网格自适应，可以采用标记网格、采用TUI命令选择方法、网格自适应控制对话框、预定义标准等方法。

本文描述在Fluent中使用网格自适应方法的基本流程。

1 网格自适应指南

网格自适应方法使用得当的话，好处自然是显而易见的。然而如果滥用也会造成灾难性的后果。下面是一些关于网格自适应方法使用中应当注意的一些问题。

面网格必须足够精细，确保能够充分描述重要的几何特征

例如，在高度弯曲的机翼表面放置太少的节点，然后利用自适应网格细化在表面添加节点，在实际应用中并不建议这么做。曲面只包含初始网格中的网格节点，而不会考虑由于网格细化而引入的额外节点。

初始网格应该包含足够的网格单元以捕捉流场基本特征

比如想要预测超音速流中钝体周围形成的激波，为了得到一个合理的初始解，初始网格应该包含足够的单元，并且有足够的分辨率来表示物体的形状。后续的梯度适应方法可以用提高激波分辨率，并获取网格无关解。

多面体网格只能使用默认的多面体非结构化网格适应(PUMA)方法
对于悬挂节点网格适应方法，若计算网格中存在多面体网格，则需要根据多面体网格的生成方式来决定其他非多面体网格是否能够自适应

若多面体网格由计算区域转换而来，则计算域中的任何网格均无法实施自适应（即使转换后网格中存在六面体网格）
若多面体由歪斜的四面体网格或转换hexcore网格中过度网格而来，则计算区域中的非多面体网格可以被适应。不过在网格自适应时，多面体网格保持不变

在执行网格自适应之前获取一个可信的收敛结果。如果对不正确的计算结果执行网格自适应过程，则网格可能会被添加到不正确的流动区域中
在开始网格自适应之前保存cas与dat文件。若在网格适应过程中生成了不希望出现的网格，次数可以读入之前保存的文件重新进行自适应
选择合适的变量进行梯度自适应。对于某些流动问题，变量的选择是显而易见的。例如，在激波区采用压力梯度是一种很好的细化判据。然而在大多数不可压缩流体中，对压力梯度进行细化几乎没有意义，在不可压缩流中，一个更合适的参数可能是平均速度梯度。如果感兴趣的流动特征是湍流剪切流，那么求解湍动能的梯度和湍流耗散比较重要，因此这些变量可能是合适的细化变量。在反应流动中，温度或反应物质的浓度(或摩尔或质量分数)可能是比较合适的细化变量。
不要过度细化计算域的特定区域。因为过度的细化可能会造成网格尺寸突变从而引起大的梯度，对计算精度产生不利的影响

2 网格细化与粗化

在Fluent中应用网格自适应，可以采用以下方式。

鼠标右键选择模型树节点Cell Registers → New，在弹出的的子菜单中选择合适的标记类型

▲ 标记网格

对于3D网格，可以使用TUI命令选择使用Hanging-node、PUMA 2.5D或MUPA 3D方法

▲ 采用TUI命令选择方法

选择**Domain → Adapt → Refine / Coarsen...**打开网格自适应控制对话框，如下图所示

▲ 网格自适应控制对话框

（可选）若使用VOF多相流模型或VOF-to-DPM模型，则可以选择Predefined Criteria下的预定义自适应标准，而无需在一开始进行网格单元标记。其中包括三中预定义准则：Volume of Fluid、VOF-to-DPM[Generic]及VOF-to-DPM[Advanced]。

▲ 预定义标准

指定Refinement Criterion参数。该参数指定Fluent何时细化网格，可以指定为标记的网格或表达式
指定Coarsening Criterion参数。该参数指定何时粗化网格，可以指定为标记的网格或表达式
指定Maximum Refinement Level。该参数指定网格适应过程中分裂的层级数。默认值2适用于大多数问题，该参数值越大，细化后产生的网格数越多
指定Minimum Cell Volume。该参数限制网格细化后的最小网格尺寸。当网格尺寸小于该参数时，及时被标记为细化网格，该网格也不会被细化
（可选）激活选项Dynamic Adaption可以令Fluent在计算过程中对网格进行自适应