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滑动网格
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当转子和定子的交互作用应用实时解法(而不是时均解法)时，必须用滑动网格模型计算非稳态流场。如9.1节所提到，滑动网格模型是模拟多移动参考系流场的最精确方法，也是计算量最大的。
滑动网格模拟的非稳态问题大部分是时间周期性的。也就是，非稳态问题移动区域的速度是周期复现的。然而，你也可以模拟另外一些瞬态问题，包括平移的滑动网格区域（例如通过同一隧道的两汽车或火车，如图9.5.1）
注意：在固定和移动部分（比如当只有转子）之间没有交互作用的流体，该计算区域可选择旋转参考系成为固定部分。（详见9.2节）。当有转子和定子的交互作用（如图9.5.2和9.5.3的例子）时，必须使用滑动网格。如果有兴趣于稳态近似交互作用问题，可以使用MRF模型或混合平面模型，如9.3和9.4节所述。
滑动网格技术
在滑动网格技术用到两个或更多的单元区域。（如果在每个区域独立划分网格，则必须在开始计算前合并网格，如5.3.10节所述。）每个单元区域至少有一个边界的分界面，该分界面区域和另一单元区域相邻。相邻的单元区域的分界面互相联系形成“网格分界面”。这两个单元区域互相之间相对沿网格分界面移动。
！注意：网格分界面必须定位，因为两边均有流体单元。例如，如图9.5.2的几何体的网格分界面必须位于转子和定子之间的流体区域；而不能在转子或定子边缘的任何部分。
在计算过程中，单元区域在离散步骤中沿着网格分界面相互之间滑动（比如旋转或平移）。图9.5.4和9.5.5两网格的起始位置和产生一些平移之后的位置。
由于旋转或平移的产生，不需要网格分界面的节点队列。由于流动是内在非稳态的，所以需要时间解决程序。
网格分界面形状
假设两分界面边界基于同样的几何体，网格分界面和相联系的分界面可以是任何形状。图9.5.6是线性网格分界面的例子，图9.5.7是圆弧网格分界面的例子。（两图的网格分界面以虚线表示。）
如把图9.5.6伸展为3D时网格分界面将是平面矩形，如把图9.5.7伸展为3D时网格分界面将是圆柱体。
图9.5.8是圆锥形分界面的应用例子。（斜线表示在2D平面上的圆锥形的分界面的交线）
对于轴向的转子／定子构造，其旋转和静止部分沿轴线成一行，而不是同中心的（见图9.5.9），分界面是平面扇形。该平面扇形是垂直于旋转轴的截断面的区域，旋转轴沿着转子和定子之间的轴线位置。
9.5.2滑动网格原理
如9.5.1节所论，滑动网格模型允许相邻网格之间相对滑动。因此，网格面不需要在分界面上排列。这种情况下需要方法来计算流进每个网格分界面的两个非一致的分界面区域。
为了计算界面流动，在每一新的时间步长确定分界面区域的交界处。作为结果的交界面产生了内部区域（在两边都有流体单元的区域）和一个或多个周期区域。如果不是周期性的问题，那么交界面产生一个内部区域和两个壁面区域（假如两个分界面区域完全交界则没有壁面区域），如图9.5.10所示。（壁面需要改变一些适当的边界类型。）重叠的分界面区域对应所产生的内部区域；不重叠的区域对应所产生的周期性区域。在这些交界面区域的面的数目随着分界面相对移动而不同。理论上，网格分界面的流量应该根据两分界面的交叉处所产生的面来计算，而不是根据它们各自的分界面的面。
在图9.5.11的例子里，分界面区域由A-B面和B-C面以及D-E面和E-F面组成，交叉处产生a-d面、d-b面和b-e面等。在两个单元区域重叠处产生d-b面、b-e面和e-c面而组成内部区域，剩余的a-d和c-f面成对形成周期性区域。例如，计算分界面流入Ⅳ单元的流量时，用d-b面和b-e面代替D-E面，并从Ⅰ单元和Ⅲ单元各自传递信息到Ⅳ单元。
9.5.3滑动网格的建立和解法
网格的前提条件
在FLUENT问题建立开始之前，确定创建的网格满足以下要求：
l 不同的单元区域存在于不同滑动速度的范围的每一部分。
l 网格分界面必须位于没有该面的法线运动的位置
l 网格分界面可以是任意形状（包括3D曲面），假定两分界面的边界是基于同一几何体。如果网格有明显特征（比如90度角），分界面两边几乎遵循该特征是十分重要的。
l 如果创建的是多单元区域的单一网格，必须保证每个单元在滑动边界有明显的面域。相邻单元的面有一样的位置和形状，但面对应于各自的一个单元。（注意也可以每个单元各创建一个独立网格文件，然后再如5.3.10节所述合并它们）
l 如果是用周期性模拟一个转子／定子几何体，转子叶片网格的周期角度必须和静止叶片的角度相等。
l 创建网格分界面之前必须正确定位所有的周期性区域（旋转的或者平移的）
l 对于3D例子，如果分界面是周期性的，那么只有一对周期边界和分界面相邻。
有关这些约束和FLUENT的滑动网格模型的全面信息详见9.5.1节。
问题的建立
建立滑动网格问题的步骤如下。（注意该过程只包括滑动网格模型的必要步骤；其他模型、边界条件等也需如常建立。）
1.在Solver面板激活非稳态流动模型的适当选项。（详见FLUENT24.15节有关非稳态模型的性能。）
2.设置滑动运动的边界条件
（a） 在Boundary Conditions面板改变分界面区域和邻近单元的类型为interface
（b） 在Fluid面板或Solid面板设置移动的流体或固体区域，在Motion Type下拉菜单选Moving Mesh并设置平移或旋转速度。（注意固体区域和邻近流体区域不能以不同速度移动。）
！注意同时的平移和旋转只有在旋转轴和平移方向一致时才能模拟（比如原点固定）。
缺省的壁面速度相对邻近的网格运动设为零值。对于邻近移动网格的壁面来说结果是一个在网格参考系下的“非滑动”条件。因此，必须修改壁面速度边界条件除非在绝对坐标系中壁面是静止的，即在相对坐标系中是移动的。详见6.13.1节有关壁面运动。
详见第6章有关边界条件的输入
3.在Grid Interface面板定义网格分界面（图9.5.12）。
（a） 在Grid Interface框里输入分界面的名字
（b） 确定组成网格分界面的两分界面区域，在Interface Zone1和Interface Zone 2列表中各选择一个。（次序无关）
（c） 设置Interface Type，如果适当，有两个选项。
l 对于周期性问题，激活Periodic
l 分界面位于固体和流体区域，激活Coupled
（d） 点击Create建立新的网格分界面
对于所有分界面类型，Fluent创建了分界面的边界区域（例如Wall-9，Wall-10），在Interface Zone1和Interface Zone 2下出现。可使用Boundary Conditions面板改变它们的区域类型（例如pressure far-field，symmetry，pressure outlet）。
如果创建了一个错误的网格分界面，可以在在Grid Interface框里选择该分界面，点击Delete按钮删除它。（删除分界面同时也删除了任何边界区域。）
！完成问题建立之前，保存原来的Case文件以便返回到原来的网格位置（比如在滑动产生之前的位置）。Case文件存储了网格位置，所以在非稳态计算使不同时间保存Case文件可以保存不同的网格位置。
Solving the Problem
通过初始化解决开始滑动网格计算（如24.13.1节所述），并且在Iterate面板确定时间步长和步骤数目，正如其他的非稳态计算。（详见24.15节有关时变性解法。注意到可在初始Case文件里保存时间步长，在开始Iterate时点击Apply而不是Iterate并保存Case文件。）Fluent重复当前的时间步计算直到达到满意的残留数，或者达到了迭代重复计算最大数。当时间步进时，单元和壁面自动移动依据设定的平移和旋转的速度（以上2b步骤设置的）。新的分界面区域的交叉处自动计算并随之更新了内部／周期性／外部的边界区域（如9.5.2节所述）。
保存Case和Data文件
Fluent可以自动保存滑动网格模型Case and Data文件（见3.3.4节）这方便保存以后预处理以连续时间步长保存结果。
!每次保存Data文件时，必须保存Case文件，因为网格位置存储在Case文件里。由于网格位置每个时间步长都在改变，所以在给定的时间步读取Data需要Case文件，以确保网格在正确的位置。也应该保存初始的Case文件以便容易回到网格初始位置来重新计算。
!如果你计划分几个阶段来求解滑动模型，可以根据你运行的计算时间期来保存Case and Data文件，退出FLUENT，启动新的FLUENT任务，读取该Case and Data文件，继续计算一段时间，保存Case and Data文件，退出FLUENT，如此反复。有可能在每次继续计算之后发生网格失真，避免这个问题，可以在保存Case文件之前删除网格分界面，在重启动FLUENT任务读入Case文件时重新创建网格分界面（如上步骤3所述）。
时间周期的解法
对于一些问题（如转子－定子相互作用），你可能对时间周期性解法感兴趣，也就是，对起始的瞬态行为不关心。一旦起始阶段过后，流动开始出现周期性。如果T是非稳态的周期，那么在给定点流场的一些流动特性函数Φ为：
对于旋转问题，周期（以秒表示）等于区域的扇形角度（以弧度表示）与转速（以弧度／秒表示）的商：T=θ／Ω。对于2D转子－定子问题，T＝P/υb,这里P是斜度，是υb叶片速度。一个周期的时间步骤数等于周期除以时间步长。当一个求解场周期没有变化（比如变化少于5％）时，就达到了时间周期的求解。
为了确定求解是否从一个周期到下一个周期发生变化，需要对两个周期流场里同一个点进行解的比较。例如，如果周期等于10秒，可以对给定点22秒和32秒的解进行对比看是否达到周期性的解。如果没有，应继续计算一个周期，对比32秒和42秒之后的解，如此直到从一个周期到下一个周期解的变化很小或没有变化。你也可以以同样的方式跟踪总量，比如升力系数、阻力系数和流量。图9.5-13是一个升力系数的周期性解。
周期性的最终解是不依赖起始阶段解过程的时间步骤的。由于不关心流动开始阶段的精确解，因此可以在起始计算阶段可以定义“大”时间步长。以大时间步长开始计算，解能更快成为周期性。然而，当解达到周期性时，应减少时间步长以获得精确解。
！如果你用二阶时间精度求解，那么在计算过程中改变时间步长会影响当前解的精度。以大时间步长开始计算，在求解过程中改变时间步长不应超过20％。不能在最后几个周期改变时间步长以确保解达到周期性状态。
9.5.4滑动网格的后处理
滑动网格的后处理和其它非稳态问题一样。你可以在随时读入Case and Data文件并如常地显示和报告结果。对于空间周期性问题，可以用周期重复（在Views面板里设置，如27.4节所述）来显示几何体。图9.5.14显示了图9.5.4例子的转子－定子的一个瞬时流场，使用一个周期重复。
当显示速度向量时，注意到缺省显示的是绝对速度（比如惯性系、实验或参考系）。也可以选择显示相对速度，通过Vectors面板里Vectors Of的下拉菜单选择Relative Velocity。在这种情况下，显示的是参考区域（在Reference Values面板设定）的相对平移／旋转速度。（参考区域的速度值等于在Fluid面板里定义该区域的值。）
注意到不能在交叉边界面上创建区域表面（例如从分界面交叉区域创建的内部／周期性／外部区域）。可以代替在分界面上创建区域表面。在这些面上的数据显示的是 “单边”的，也就是，分界面区的节点只能“看见”在网格分界面一侧的单元。在绘跨越分界面的轮廓线时会出现轻微的不连续。也注意到，在3D非平面形状也能在填充轮廓图中看到小间隙。这些不连续和间隙只是图的本性，解过程没有不连续和间隙。
在FLUENT中也可以绘出圆周平均值的图。这可以在模型中发现不同轴线和径向位置的平均值。FLUENT在特定的圆周区域计算平均值，然后绘出径向或轴向的平均值。更多有关XY圆周平均值图的产生和信息见27.8.4节。
文章转自：http://jiangfan2008.blogchina.com/jiangfan2008/5968260.html
滑动网格模拟的非稳态问题大部分是时间周期性的。也就是，非稳态问题移动区域的速度是周期复现的。然而，你也可以模拟另外一些瞬态问题，包括平移的滑动网格区域（例如通过同一隧道的两汽车或火车，如图9.5.1）
注意：在固定和移动部分（比如当只有转子）之间没有交互作用的流体，该计算区域可选择旋转参考系成为固定部分。（详见9.2节）。当有转子和定子的交互作用（如图9.5.2和9.5.3的例子）时，必须使用滑动网格。如果有兴趣于稳态近似交互作用问题，可以使用MRF模型或混合平面模型，如9.3和9.4节所述。
滑动网格技术
在滑动网格技术用到两个或更多的单元区域。（如果在每个区域独立划分网格，则必须在开始计算前合并网格，如5.3.10节所述。）每个单元区域至少有一个边界的分界面，该分界面区域和另一单元区域相邻。相邻的单元区域的分界面互相联系形成“网格分界面”。这两个单元区域互相之间相对沿网格分界面移动。
！注意：网格分界面必须定位，因为两边均有流体单元。例如，如图9.5.2的几何体的网格分界面必须位于转子和定子之间的流体区域；而不能在转子或定子边缘的任何部分。
在计算过程中，单元区域在离散步骤中沿着网格分界面相互之间滑动（比如旋转或平移）。图9.5.4和9.5.5两网格的起始位置和产生一些平移之后的位置。
由于旋转或平移的产生，不需要网格分界面的节点队列。由于流动是内在非稳态的，所以需要时间解决程序。
网格分界面形状
假设两分界面边界基于同样的几何体，网格分界面和相联系的分界面可以是任何形状。图9.5.6是线性网格分界面的例子，图9.5.7是圆弧网格分界面的例子。（两图的网格分界面以虚线表示。）
如把图9.5.6伸展为3D时网格分界面将是平面矩形，如把图9.5.7伸展为3D时网格分界面将是圆柱体。
图9.5.8是圆锥形分界面的应用例子。（斜线表示在2D平面上的圆锥形的分界面的交线）
对于轴向的转子／定子构造，其旋转和静止部分沿轴线成一行，而不是同中心的（见图9.5.9），分界面是平面扇形。该平面扇形是垂直于旋转轴的截断面的区域，旋转轴沿着转子和定子之间的轴线位置。
9.5.2滑动网格原理
如9.5.1节所论，滑动网格模型允许相邻网格之间相对滑动。因此，网格面不需要在分界面上排列。这种情况下需要方法来计算流进每个网格分界面的两个非一致的分界面区域。
为了计算界面流动，在每一新的时间步长确定分界面区域的交界处。作为结果的交界面产生了内部区域（在两边都有流体单元的区域）和一个或多个周期区域。如果不是周期性的问题，那么交界面产生一个内部区域和两个壁面区域（假如两个分界面区域完全交界则没有壁面区域），如图9.5.10所示。（壁面需要改变一些适当的边界类型。）重叠的分界面区域对应所产生的内部区域；不重叠的区域对应所产生的周期性区域。在这些交界面区域的面的数目随着分界面相对移动而不同。理论上，网格分界面的流量应该根据两分界面的交叉处所产生的面来计算，而不是根据它们各自的分界面的面。
在图9.5.11的例子里，分界面区域由A-B面和B-C面以及D-E面和E-F面组成，交叉处产生a-d面、d-b面和b-e面等。在两个单元区域重叠处产生d-b面、b-e面和e-c面而组成内部区域，剩余的a-d和c-f面成对形成周期性区域。例如，计算分界面流入Ⅳ单元的流量时，用d-b面和b-e面代替D-E面，并从Ⅰ单元和Ⅲ单元各自传递信息到Ⅳ单元。
9.5.3滑动网格的建立和解法
网格的前提条件
在FLUENT问题建立开始之前，确定创建的网格满足以下要求：
l 不同的单元区域存在于不同滑动速度的范围的每一部分。
l 网格分界面必须位于没有该面的法线运动的位置
l 网格分界面可以是任意形状（包括3D曲面），假定两分界面的边界是基于同一几何体。如果网格有明显特征（比如90度角），分界面两边几乎遵循该特征是十分重要的。
l 如果创建的是多单元区域的单一网格，必须保证每个单元在滑动边界有明显的面域。相邻单元的面有一样的位置和形状，但面对应于各自的一个单元。（注意也可以每个单元各创建一个独立网格文件，然后再如5.3.10节所述合并它们）
l 如果是用周期性模拟一个转子／定子几何体，转子叶片网格的周期角度必须和静止叶片的角度相等。
l 创建网格分界面之前必须正确定位所有的周期性区域（旋转的或者平移的）
l 对于3D例子，如果分界面是周期性的，那么只有一对周期边界和分界面相邻。
有关这些约束和FLUENT的滑动网格模型的全面信息详见9.5.1节。
问题的建立
建立滑动网格问题的步骤如下。（注意该过程只包括滑动网格模型的必要步骤；其他模型、边界条件等也需如常建立。）
1.在Solver面板激活非稳态流动模型的适当选项。（详见FLUENT24.15节有关非稳态模型的性能。）
2.设置滑动运动的边界条件
（a） 在Boundary Conditions面板改变分界面区域和邻近单元的类型为interface
（b） 在Fluid面板或Solid面板设置移动的流体或固体区域，在Motion Type下拉菜单选Moving Mesh并设置平移或旋转速度。（注意固体区域和邻近流体区域不能以不同速度移动。）
！注意同时的平移和旋转只有在旋转轴和平移方向一致时才能模拟（比如原点固定）。
缺省的壁面速度相对邻近的网格运动设为零值。对于邻近移动网格的壁面来说结果是一个在网格参考系下的“非滑动”条件。因此，必须修改壁面速度边界条件除非在绝对坐标系中壁面是静止的，即在相对坐标系中是移动的。详见6.13.1节有关壁面运动。
详见第6章有关边界条件的输入
3.在Grid Interface面板定义网格分界面（图9.5.12）。
（a） 在Grid Interface框里输入分界面的名字
（b） 确定组成网格分界面的两分界面区域，在Interface Zone1和Interface Zone 2列表中各选择一个。（次序无关）
（c） 设置Interface Type，如果适当，有两个选项。
l 对于周期性问题，激活Periodic
l 分界面位于固体和流体区域，激活Coupled
（d） 点击Create建立新的网格分界面
对于所有分界面类型，Fluent创建了分界面的边界区域（例如Wall-9，Wall-10），在Interface Zone1和Interface Zone 2下出现。可使用Boundary Conditions面板改变它们的区域类型（例如pressure far-field，symmetry，pressure outlet）。
如果创建了一个错误的网格分界面，可以在在Grid Interface框里选择该分界面，点击Delete按钮删除它。（删除分界面同时也删除了任何边界区域。）
！完成问题建立之前，保存原来的Case文件以便返回到原来的网格位置（比如在滑动产生之前的位置）。Case文件存储了网格位置，所以在非稳态计算使不同时间保存Case文件可以保存不同的网格位置。
Solving the Problem
通过初始化解决开始滑动网格计算（如24.13.1节所述），并且在Iterate面板确定时间步长和步骤数目，正如其他的非稳态计算。（详见24.15节有关时变性解法。注意到可在初始Case文件里保存时间步长，在开始Iterate时点击Apply而不是Iterate并保存Case文件。）Fluent重复当前的时间步计算直到达到满意的残留数，或者达到了迭代重复计算最大数。当时间步进时，单元和壁面自动移动依据设定的平移和旋转的速度（以上2b步骤设置的）。新的分界面区域的交叉处自动计算并随之更新了内部／周期性／外部的边界区域（如9.5.2节所述）。
保存Case和Data文件
Fluent可以自动保存滑动网格模型Case and Data文件（见3.3.4节）这方便保存以后预处理以连续时间步长保存结果。
!每次保存Data文件时，必须保存Case文件，因为网格位置存储在Case文件里。由于网格位置每个时间步长都在改变，所以在给定的时间步读取Data需要Case文件，以确保网格在正确的位置。也应该保存初始的Case文件以便容易回到网格初始位置来重新计算。
!如果你计划分几个阶段来求解滑动模型，可以根据你运行的计算时间期来保存Case and Data文件，退出FLUENT，启动新的FLUENT任务，读取该Case and Data文件，继续计算一段时间，保存Case and Data文件，退出FLUENT，如此反复。有可能在每次继续计算之后发生网格失真，避免这个问题，可以在保存Case文件之前删除网格分界面，在重启动FLUENT任务读入Case文件时重新创建网格分界面（如上步骤3所述）。
时间周期的解法
对于一些问题（如转子－定子相互作用），你可能对时间周期性解法感兴趣，也就是，对起始的瞬态行为不关心。一旦起始阶段过后，流动开始出现周期性。如果T是非稳态的周期，那么在给定点流场的一些流动特性函数Φ为：
对于旋转问题，周期（以秒表示）等于区域的扇形角度（以弧度表示）与转速（以弧度／秒表示）的商：T=θ／Ω。对于2D转子－定子问题，T＝P/υb,这里P是斜度，是υb叶片速度。一个周期的时间步骤数等于周期除以时间步长。当一个求解场周期没有变化（比如变化少于5％）时，就达到了时间周期的求解。
为了确定求解是否从一个周期到下一个周期发生变化，需要对两个周期流场里同一个点进行解的比较。例如，如果周期等于10秒，可以对给定点22秒和32秒的解进行对比看是否达到周期性的解。如果没有，应继续计算一个周期，对比32秒和42秒之后的解，如此直到从一个周期到下一个周期解的变化很小或没有变化。你也可以以同样的方式跟踪总量，比如升力系数、阻力系数和流量。图9.5-13是一个升力系数的周期性解。
周期性的最终解是不依赖起始阶段解过程的时间步骤的。由于不关心流动开始阶段的精确解，因此可以在起始计算阶段可以定义“大”时间步长。以大时间步长开始计算，解能更快成为周期性。然而，当解达到周期性时，应减少时间步长以获得精确解。
！如果你用二阶时间精度求解，那么在计算过程中改变时间步长会影响当前解的精度。以大时间步长开始计算，在求解过程中改变时间步长不应超过20％。不能在最后几个周期改变时间步长以确保解达到周期性状态。
9.5.4滑动网格的后处理
滑动网格的后处理和其它非稳态问题一样。你可以在随时读入Case and Data文件并如常地显示和报告结果。对于空间周期性问题，可以用周期重复（在Views面板里设置，如27.4节所述）来显示几何体。图9.5.14显示了图9.5.4例子的转子－定子的一个瞬时流场，使用一个周期重复。
当显示速度向量时，注意到缺省显示的是绝对速度（比如惯性系、实验或参考系）。也可以选择显示相对速度，通过Vectors面板里Vectors Of的下拉菜单选择Relative Velocity。在这种情况下，显示的是参考区域（在Reference Values面板设定）的相对平移／旋转速度。（参考区域的速度值等于在Fluid面板里定义该区域的值。）
注意到不能在交叉边界面上创建区域表面（例如从分界面交叉区域创建的内部／周期性／外部区域）。可以代替在分界面上创建区域表面。在这些面上的数据显示的是 “单边”的，也就是，分界面区的节点只能“看见”在网格分界面一侧的单元。在绘跨越分界面的轮廓线时会出现轻微的不连续。也注意到，在3D非平面形状也能在填充轮廓图中看到小间隙。这些不连续和间隙只是图的本性，解过程没有不连续和间隙。
在FLUENT中也可以绘出圆周平均值的图。这可以在模型中发现不同轴线和径向位置的平均值。FLUENT在特定的圆周区域计算平均值，然后绘出径向或轴向的平均值。更多有关XY圆周平均值图的产生和信息见27.8.4节。
文章转自：http://jiangfan2008.blogchina.com/jiangfan2008/5968260.html
