Logotyp för Volupe

Blogginlägg Volupe

Riktat nät i Simcenter STAR-CCM+

Den här veckan ska vi titta på den riktade mätsystemet i Simcenter STAR-CCM+. Vi kommer att se hur vi kan använda den riktade nätmaskinen i ett fall där vi har en smal passage i en rotationsgeometri. I en sådan situation kan både din nätprocess förenklas och ditt cellantal minskas avsevärt genom att använda den riktade nätmaskinen. Möjligheten att svepa ditt nät från en yta till en annan ger dig möjlighet att förlänga cellerna längs svepningen, i stället för att behålla samma upplösning som krävs i flödesriktningen.

Exempel på geometri i STAR-CCM+

I det här testfallet har vi en cylinder med en ganska kraftig expansion. Det finns ett cylindriskt hinder i vår flödesdomän, vilket tvingar flödet att gå i en smal passage över sidorna av hindret. Efter hindret stryps flödet återigen till samma område som före hindret. Medan radien för vårt yttre område är 0,11 m är hindrets radie 0,109 m, vilket gör att slitsen endast är 1 mm tunn. Det är här vi verkligen kan utnyttja den riktade maskan. Observera att i exemplet kommer flödet in från vänster sida och lämnar domänen i slutet av det längre röret till höger.

Anta att inloppsflödet i detta exempel är jämnt och inte varierar med vinkeln. Eftersom vår geometri har full rotationssymmetri skulle det därför vara slösaktigt att inte utnyttja denna symmetri. Genom att utföra flera booleska operationer i vårt fall får vi en sektion som är 1/16 av den ursprungliga geometrin. Observera att det är viktigt att våra två symmetriplan (det som syns i blått på bilden tillsammans med motsvarande plan på andra sidan) har olika namn. För förutom att vara symmetriplan i simulations kommer den ena också att fungera som källa för den riktade maskindelningen och den andra kommer att fungera som mål (den yta som maskan projiceras på).

Vad är den riktade maskan?

Riktat nät är en metod för att generera svepande nät av hög kvalitet i Simcenter STAR-CCM+. Metoden sveper ett nät från en yta mot en målyta genom dess volym. Det finns ingen begränsning av var den riktade maskindelningen kan användas, du kan använda den med alla verktyg i Simcenter STAR-CCM+vilket innebär att användningen av den riktade nätmaskinen inte begränsar ditt val av simuleringsfysik. Riktat nät är fördelaktigt att använda i fall där du vill ha ett strukturerat nät i axiell riktning (som i bilden nedan). Att låta nätverken vara flödesjusterade kan resultera i bättre noggrannhet i lösarna. Observera också möjligheten att sträcka ut cellerna vid källan eller målet. I nätet som visas nedan är den axiella storleken på cellerna nära källan till vänster liten och ökar när man kommer längre bort från inloppet. I det här exemplet fungerar den riktade nätmaskinen på samma sätt som volymextruderens nätoperation.

Användning av den riktade maskan

I exemplet kommer vi att använda oss av rotationssymmetrin och inte svepa längs flödesriktningen. Snarare längs geometrins symmetriska riktning (rotationssymmetri). För att skapa ett riktat nät högerklickar du på mappen med operationer, på samma sätt som du skulle göra med en vanlig nätoperation. Den riktade nätoperationen finns sedan under mesh. När du har valt den riktade nätoperationen får du möjlighet att välja vilken del du vill tillämpa operationen på. I vårt exempelfall kommer vi att använda 1/16-delen.

När du har valt vilken volym du vill använda den riktade nätmaskinen på väljer du vilken yta som är källytan och vilken yta som är målytan. I vårt fall kommer vi att använda de två symmetriplanen som båda käll- och målytan. Den som heter "start" är källan och den som heter "end" är målet. Se förtydligande i figuren nedan. På startytan finns i princip en 2D-mask. är och svepte över volymen för att "träffa" målvolymen på andra sidan.

Under ansluten del klargörs vilken volym du arbetar med. De aktuella masktyperna väljs för källnätet. Vilka typer av nät du kan välja framgår av bilden nedan. För volymenätet kan du välja Polygonalt nät, Kvadrilateralt nät eller Triangulärt nät. Prismalagsnätet kan väljas för alla dessa nät.

För åtgärden Automatisk nätoperation på källnätet kan du använda anpassade kontroller för volymer eller ytor. I det här exemplet finns det en volymkontroll för ett par rutor där flödesaccelerationen blir som störst. Det finns också en ytkontroll för ytorna i den smala passagen.

Under "Directed mesh operation" finns ett alternativ för "Rotational sweep coarsening". Vi kommer att använda detta alternativ, eftersom det gör det möjligt att halvera cellerna i vår radiella nätutveckling. Detta innebär att närmast från vår rotationsaxel kommer det att finnas ett maximalt antal volymceller längs den faktiska rotationen. När vi går tillbaka mot centrum av vår ursprungliga domän kommer vi på vissa platser, som specificeras av kontrollen, att halvera antalet svepade celler. När detta alternativ är markerat kan övergångarna för förgröning av nätet skapas. Observera också att Volymfördelningen över vår region är inställd på 32, vilket innebär att vi som mest kommer att ha 32 volymceller över hela volymen. Detta kommer dock att minskas av den övergångsförgröning som vi har ställt in när vi går mot mitten av vår ursprungliga domän. På bilden nedan kan du se att vi börjar med 32 celler, vi har fyra övergångar, alla med ett sammanslagningsförhållande på 2 (splittring en gång), vi kommer sedan att gå från 32 -> 16 -> 8 -> 4 -> 2 celler.

Dessa är de viktigaste inställningarna för ett nät som detta. Resultatet kan ses i bilden nedan. Vi har effektivt kunnat minska antalet celler för ett fall som detta, både genom att utnyttja geometrins inneboende rotationssymmetri och genom att svepa längs geometrins rotationsaxel, vilket möjliggör en förlängning av cellerna.

Jag hoppas att det här har varit användbart för dig, och som vanligt, tveka inte att kontakta oss om du har några frågor om detta eller något annat om Simcenter STAR-CCM+. Den plats du kan vända dig till är support@volupe.com.

Läs också:
Hur man kör en grundläggande simulering i Simcenter FloEFD
Hitta zoner som potentiellt ger ett dåligt volymnät
Simcenter STAR-CCM+ version 2020.3 nyheter - Del 2
Hur man driver Design Manager-projekt
Uppdatering av Simcenter STAR-CCM+ 2020.2 del 1
STAR CCM+ Produktsida

Fler blogginlägg

sv_SESwedish