第 2 章 动态网格理论基础
2.1 概述
精通CFD动网格工程仿真与案例实战
在流体工程中有大量的问题是边界运动与变形的，这都需要用到动态网格技术来模拟。比如航空航天工业中，飞机襟、副翼的运动，飞机外挂物分离投放过程，弹射救生过程，导弹井下发射过程，火箭级间分离、整流罩分离、尾罩分离过程等；内燃机中活塞和气门的运动等；流体机械中阀门的开启与关闭过程，偏心泵转动等；隧道与机车工程中机车穿越隧道的过程；生物医学中动脉血管的膨胀与收缩，肺的吸气与呼气过程等；生物仿生学中鸟扇动翅膀飞行、鱼摆动尾巴游动等。上述问题的非定常效应都非常重要，在动态网格技术诞生之前，只能简化为定常或准定常的问题来模拟。
FLUENT中的动态网格（简称为动网格）模型可用来模拟由于流体域边界刚性运动或者边界变形引起的流体域形状随时间变化的流动问题。边界刚性运动（平移或旋转），如内燃机中的活塞，飞机襟、副翼的运动；边界本身发生变形，如气球充气过程，心脏动脉血管变形。从6.3版开始，FLUENT中的动态网格模型也可用于定常问题的模拟，主要是用于在定常解算器中移动网格。边界的运动分为两种，一是预先指定的运动，如用户可指定某刚体关于重心的线速度和角速度随时间的变化；二是非预先指定的运动，其后续运动由当前时间步的解来确定，如线速度和角速度由作用于某固体上的力的平衡来计算，也就是FLUENT六自由度（6DOF）解算器所要做的事情。
在FLUENT中，每一个时间步上体网格的更新是由解算器根据边界的新的位置来自动完成的，即解算器可以根据边界的运动和变形自动地调节内部体网格节点的分布，使用起来非常地方便。在使用动态网格时，用户仅需提供初始网格并在模型中指定任意区域的运动即可。关于运动的指定，FLUENT允许用户通过边界profile文件或者用户自定义函数（UDF）或者六自由度（6DOF）解算器来指定。
在FLUENT中，运动的描述一般需要指定在面区（face zones）或者单元区（cell zones）上。如果模型中包含运动和非运动区域，用户需要在生成网格时分组定义为各自的面区（face zones）或者单元区（cell zones）进行识别。如果某个区域由于相邻的区域的运动而变形，那么这样的区域也需要在初始网格中分组定义为单独的区（Zones）。不同区域之间的边界不要求网格一定连续（conformal），用户也可以使用不连续网格（non-conformal）或者滑动界面（interface）来连接不同的区域。