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Malla de sobrecarga en Simcenter STAR-CCM+

Descargar los archivos de simulación que corresponden a los dos vídeos de esta entrada del blog:

Esta semana en el Volupe blog lo haremos investigar el área emocionante de mallas sobredimensionadas. Malla sobredimensionada es un método utilizando (al menos) dos cálculos diferentes rejillasy permitiendo que las rejillas se superpongan y se transfieran campo de flujo información entre las mallas. Por lo general, una malla describe todo el dominio computacional (malla de fondo), y la otra malla describe la malla de una parte más pequeña del dominio que se mueve con un objeto en movimiento (malla de reajuste). La malla de fondo suele ser bastante gruesa, mientras que la malla de reajuste es refinada, ya que el objeto en movimiento puede necesitar una malla refinada personalizada para predecir el campo de flujo más complejo que lo rodea. Un ejemplo en el que la malla sobredimensionada resulta útil es cuando se simula un el fútbol se mueve a través de aire, como en la imagen siguiente

Fondo de malla sobredimensionado

En la imagen de arriba se pueden ver las regiones descretizadas por la malla de fondo, la malla descretizada y también la malla que será utilizada por la simulación - la malla ensamblada (mostrada con color azul claro en la imagen). Hay un código de colores en la imagen para describir qué celdas transfieren la información del campo de flujo:

  • Amarillo - celdas activas. Es en estas celdas donde se resuelven las ecuaciones de flujo. Las celdas activas están presentes tanto en la malla de fondo como en la de reajuste.
  • Azul - celdas de aceptación. Estas celdas están transfiriendo datos entre la malla de fondo y la malla de reajuste. Las células receptoras están presentes en ambas mallas. Cuando una célula recibe datos se denomina "aceptador" y cuando proporciona datos se llama "donante".
  • Rojo - células pasivas. Las celdas en las que no se resuelven las ecuaciones de flujo se denominan "pasivas". Un ejemplo de dónde pueden ocurrir las celdas pasivas es en la malla de fondo, donde las celdas de la malla sobredimensionada se utilizan en la malla ensamblada.

Cómo crear una región de malla sobredimensionada 

En Simcenter STAR-CCM+ La malla sobredimensionada es un tipo de condición de contorno para su región. Una región es un dominio discretizado en su simulación. Si tienes el ejemplo del balón de fútbol, la región de fondo estará usando la malla de fondo, y la región que encierra el balón de fútbol y el aire que lo rodea estará en la región de overset usando la malla de fondo. En la imagen de abajo puedes ver cómo se ve cuando el límite exterior de tu malla overset está usando la condición de contorno "overset mesh".

sobrepasar los límites

Después de establecer la condición de contorno correcta, puede crear el acoplamiento a la malla de fondo. Seleccione ambas regionesy, a continuación, haga clic con el botón derecho del ratón y elija "crear interfaz". Aquí es donde seelegir el tipo de malla deseada - "malla sobredimensionada" o "malla sobredimensionada brecha cero"como se visualiza en la siguiente imagen. Malla sobredimensionada con el brecha cero puede crear muros temporales entre las regiones con el fin de cerrar pequeñas brechas, lo cual es útil cuando las superficies entrar en contacto.

malla de sobrepaso de zerogap

Comportamiento dinámico de la sobrecarga 

Cuando se utiliza la malla de reajuste, se supone que el objeto se mueve dentro de los límites de la malla de fondo. Sin embargo, los límites de la malla de fondo pueden estar parcialmente fuera de la malla de fondo. Si es así, las celdas que estén fuera de la malla de fondo se desactivarán. 

Sin embargo, existe la posibilidad de permitir que la región de cálculo se amplíe si la región sobrepasada se mueve fuera de la malla de fondo. Esto funciona también para las mallas de reajuste que se deslizan sobre los límites exteriores de la región de fondo. Un ejemplo de esto puede ser si tienes un tren que se está moviendo, y quieres tener una resolución de malla personalizada para el suelo y el aire debajo del tren.

Para activar esta función, configure su simulación con la interfaz de malla sobredimensionada como se describe en la sección anterior. Los límites con condición de límite de malla sobrepasada (límites relacionados con la interfaz de malla sobrepasada) deben establecerse como pared. Tanto para los límites relacionados con la interfaz de la malla sobredimensionada como para los límites exteriores de la malla de fondo que entrarán en contacto con la región de la malla sobredimensionada, el "comportamiento dinámico de sobredimensionamiento" debe establecerse como "Activo, Aceptador", como se ve en la imagen siguiente.  

dinámica comportamiento de sobrepasar la malla

Estos ajustes generarán una simulación como la que se describe en el siguiente vídeo.  

 

Si la región no debe se amplíe, pero se supone que el objeto se mueve fuera del dominiose puede utilizar la malla de sobrecarga con espacio cero. Vea en el vídeo siguiente cómo se verá la simulación generada con estos ajustes. En esta simulación la región de malla sobredimensionada utiliza una condición de contorno de malla sobredimensionada en la interfaz, y la sobrecarga dinámica comportamiento se mantiene por defecto "Activo, inactivo".  

Reglas de oro para la malla de sobrecarga de Siemens

 

Hay muchas configuraciones y, por tanto, posibilidades para las mallas overset. Siemens ha proporcionado una completa "emisión de Siemens TV" sobre las mallas de rebasamiento, enlazada aquípara explicar el uso de las mallas de reajuste. Esta emisión de televisión ha servido de fuente de inspiración para este artículo del blog. En la emisión de televisión se explican las llamadas "reglas de oro de la malla overset". A continuación resumimos las reglas de oro y los consejos proporcionados por Siemens: 

  • En los lugares en los que hay celdas de aceptación, la malla de fondo y la de reajuste deben tener un tamaño de celda lo más parecido posible. Por lo tanto, se recomienda tener el mismo tamaño de celda en la parte exterior de la malla de reajuste que en la malla de fondo. Esto puede obtenerse incluyendo todas las piezas incluidas en ambas regiones en la misma operación de malla y utilizando el "mallado por pieza". A continuación, se pueden añadir controles específicos de superficie y volumétricos para personalizar la malla de la malla de reajuste. Si se Si tiene problemas con el mallado por pieza, puede ser mejor copiar la operación de malla y tener dos operaciones diferentes para las dos mallas. Al copiar una operación de malla al crear la segunda, los ajustes serán idénticos en las dos operaciones.
  • Se recomienda tener al menos 5 celdas sobre el lugar donde se superponen las mallas. Si no tienes suficientes celdas aquí, un refinamiento de la malla podría ayudar.
  • La característica de la malla de sobreposición "proximidad cercana" puede hacer que la interpolación funcione con 2 celdas en lugar de 5 en la superposición. La proximidad es una característica que se activa en la interfaz. Las celdas de la malla de reajuste que están fuera de la malla de fondo se desactivarán (celdas pasivas).
  • La función de la malla sobredimensionada "corte alternativo de agujeros" puede controlar qué celdas están activas e inactivas, lo que podría ayudar en la simulación. El corte alternativo de agujeros se activa en la interfaz.
  • En simulations dependiente del tiempo (que son estándar cuando se ejecuta la malla overset simulations) el orden del esquema de Euler para el solucionador establecerá limitaciones en el recorrido de la malla overset. 1st El orden del esquema de Euler permite que las células se desplacen hasta la célula más pequeña de la región. Si se utilizan 2nd El esquema de Euler permitirá que las células viajen la mitad de la distancia de la célula más pequeña de la región. Si el paso de tiempo es demasiado grande, la célula viajará demasiado lejos, dando lugar a agujeros en la malla. Esto puede resolverse disminuyendo el paso de tiempo o haciendo más gruesa la malla.
  • Si se necesita una mayor depuración, por favor, eche un vistazo a este artículo de vídeo, enlazado aquí o leyendo la documentación en Simcenter STAR-CCM+ > Simulación de la física>Movimiento y adaptación de la malla>Mallas sobredimensionadas>Referencia de la malla sobredimensionada> Referencia de la función de campo de malla sobredimensionado.
  • Cuando se ejecuta la malla overset simulations, se recomienda establecer la partición en "por región" para los solucionadores. Esto puede hacer que la simulación sea más estable y velocidad las iteraciones.
  • También hay que tener en cuenta que la transformación de la malla junto con el remeshing puede ser una buena alternativa a la estrategia de la malla overset.

 

Nosotros, en Volupe esperanza que este entrada en el blog sobre mallas sobredimensionadas has ha sido interesante y que le ayudará en su trabajo como ingeniero. Y no olvides que ySiempre puedes ponerte en contacto con nosotros en support@volupe.com. 

Autor

Christoffer Johansson, M.Sc.
support@volupe.com
+46764479945 

Christoffer Volupe

 

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