ansys中workbench周期性邊界設(shè)置

1、在CFD計(jì)算中，周期邊界應(yīng)用非常廣泛。Mesh模塊作為ANSYS Workbench中的御用網(wǎng)格生成模塊，如何利用mesh模塊構(gòu)建周期網(wǎng)格，就顯得非常重要。周期網(wǎng)格分為兩類：旋轉(zhuǎn)周期及平移周期。在ANSYS Mesh模塊中，利用坐標(biāo)系來區(qū)分這兩類網(wǎng)格類型。周期網(wǎng)格區(qū)域要求周期面上網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，在ANSYS Mesh模塊中，可以很方便的通過Symmetry功能模塊中的Periodic Region功能達(dá)到這一目標(biāo)。本例描述了如何在ANSYS Mesh模塊中創(chuàng)建周期網(wǎng)格的步驟，在workbench中的項(xiàng)目結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖 1 項(xiàng)目組織結(jié)構(gòu)一、幾何模型本例包括兩個(gè)計(jì)算模型，分別對(duì)應(yīng)旋轉(zhuǎn)周期與平

2、移周期，為方便起見，這里使用最簡(jiǎn)單的幾何模型。如圖1，圖2所示分別為旋轉(zhuǎn)周期幾何與平移周期幾何。網(wǎng)格劃分完畢后均用fluent進(jìn)行測(cè)試。圖 2旋轉(zhuǎn)周期圖 3 平移周期（A面與其對(duì)邊的面）二、旋轉(zhuǎn)周期邊界雙擊A2單元格，進(jìn)入mesh模塊。在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)周期邊界創(chuàng)建之前，需要?jiǎng)?chuàng)建柱坐標(biāo)系。如圖4所示，在屬性菜單Coordinate System上點(diǎn)擊右鍵，選擇子菜單Insert，在彈出的子菜單中選擇Coordinate system，創(chuàng)建新的坐標(biāo)系。圖 4 插入坐標(biāo)系進(jìn)行如圖5所示設(shè)置。選擇type為Cylindrical創(chuàng)建圓柱坐標(biāo)系，origin設(shè)置為你的旋轉(zhuǎn)中心，principal axis為徑

3、向坐標(biāo)，orientation about principal axis為軸向坐標(biāo)，自己根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置。最關(guān)鍵的是旋轉(zhuǎn)中心。圖 5 坐標(biāo)系創(chuàng)建在Model上點(diǎn)擊右鍵，選擇Insert Symmetry，插入對(duì)稱。如圖6所示。圖 6 插入對(duì)稱在插入的Symmetry節(jié)點(diǎn)上點(diǎn)擊右鍵，選擇Insert Periodic Region，插入周期區(qū)域。如圖7所示。圖 7 插入周期區(qū)域選擇low boundary與high boundary，這兩個(gè)邊界為相對(duì)應(yīng)的周期邊界。最好是沿著旋轉(zhuǎn)方向。設(shè)置type為Periodic，設(shè)置Coordinate System為前面創(chuàng)建的柱坐標(biāo)系。圖 8 設(shè)置周期如圖9

4、所示選擇相應(yīng)的面。圖 9 選擇周期面OK了，其他網(wǎng)格劃分工作就沒什么好說的了，該怎么劃分還怎么劃分。設(shè)置周期邊界的作用在于保證周期面上的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)一致，否則在fluent中創(chuàng)建周期邊界會(huì)出錯(cuò)。為了便于觀察，這里使用四面體網(wǎng)格（其實(shí)這個(gè)模型在mesh中可以自動(dòng)劃分為六面體網(wǎng)格）。生成的網(wǎng)格如圖10所示。從圖中可以看出，周期面上網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)是映射對(duì)應(yīng)的。圖 10 網(wǎng)格模型給模型邊界命名：周期邊界分別命名為sideA與sideB，其他隨便給個(gè)名稱。主要是用于fluent中周期邊界的創(chuàng)建。關(guān)閉mesh模塊，返回工程項(xiàng)目窗口，先更新A3元格，然后雙擊B2單元格進(jìn)入FLUENT。在進(jìn)行周期網(wǎng)格創(chuàng)建之前，先檢查

5、一下sideA與sideB所對(duì)應(yīng)的ID號(hào)。利用TUI命令mesh/modify-zones/list-zones列舉區(qū)域，如圖10所示，可以看出sizea與sizeb分別對(duì)應(yīng)的id號(hào)為8和9.圖 11 列舉區(qū)域好了，現(xiàn)在可以利用TUI創(chuàng)建周期邊界了。TUI命令：mesh/modify-zones/make-periodic，如圖11所示。在彈出的提示輸入periodic zone中輸入8，Shadow zone中輸入9，后面的參數(shù)按提示輸入（周期邊界全部輸入yes）。圖 12 TUI命令創(chuàng)建周期邊界可以看出，創(chuàng)建了周期邊界后，ID為9的邊界sideb被刪除掉了。我們可以查看boundary c

6、onditions中的sidea，其類型應(yīng)該是自動(dòng)被設(shè)置為了周期邊界periodic。至此，旋轉(zhuǎn)周期邊界創(chuàng)建結(jié)束。三、平移周期邊界和旋轉(zhuǎn)周期邊界類似，所不同的是創(chuàng)建直角坐標(biāo)系，而不是柱坐標(biāo)系。這里不再贅述。下面說的是用另一種方法創(chuàng)建周期邊界：match control。我們知道，流體計(jì)算中的周期邊界只是要求邊界上節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，所以我們對(duì)周期面上的網(wǎng)格進(jìn)行控制就可以了，至于周期面的創(chuàng)建，反正都是要在fluent中完成。進(jìn)入mesh模塊后，我們先創(chuàng)建一個(gè)坐標(biāo)系。創(chuàng)建平移周期邊界需要兩個(gè)坐標(biāo)系，但是我們這里可以使用默認(rèn)坐標(biāo)系。所以只需要再新建一個(gè)坐標(biāo)系。如圖13所示。圖 13 創(chuàng)建坐標(biāo)系進(jìn)行如圖14

7、所示的設(shè)置。注意圖中的高亮部分。默認(rèn)坐標(biāo)系坐標(biāo)原點(diǎn)（0,0,0），新建坐標(biāo)系原點(diǎn)（0,0,0.05），因?yàn)槲覀兊钠揭浦芷谑茄刂鳽方向平移0.05m。圖 14 坐標(biāo)系設(shè)置插入match control，如圖15所示。圖 15 插入匹配控制照?qǐng)D16進(jìn)行參數(shù)設(shè)定。圖 16 參數(shù)設(shè)置與前面相同，選擇兩個(gè)周期面，在transformation中選擇arbitrary，默認(rèn)為cyclic創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)周期邊界，再選擇兩個(gè)坐標(biāo)系：一個(gè)為默認(rèn)坐標(biāo)系，一個(gè)為新建坐標(biāo)系。這里選擇arbitrary，程序會(huì)根據(jù)輸入的坐標(biāo)系統(tǒng)決定創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)周期還是平移周期。為便于觀察，我們劃分四面體網(wǎng)格，生成網(wǎng)格如圖17所示。旋轉(zhuǎn)圖形查看周期面上網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)是否對(duì)應(yīng)。圖 17 網(wǎng)格為周期面命名之后，關(guān)閉mesh模塊。進(jìn)入fluent后的工作和前面所述完全一致，這里不再重復(fù)。如圖18所示。圖 18 FLUENT中創(chuàng)建周期邊界四、總結(jié)（1）在mesh模塊中可以利用symmetry定義周期計(jì)算域。一般有三類：symmetry，periodic及cyclic，其中symmetry用于結(jié)構(gòu)分析，periodic用于靜磁場(chǎng)分析，cyclic用于結(jié)構(gòu)與熱分析。對(duì)于應(yīng)用于流體計(jì)算來說，上面三種都可以使用。（2）流體周