如何使用自適應網格加速 Ansys Fluent模擬
大多數計算流體動力學 (CFD) 模擬都是通過生成具有局部細化和粗化區域的手工定義網格來解決的。這些細化或粗化的區域可確保有足夠精細的分辨率來準確捕獲重要區域的結果，同時保持總網格數量在可控制的範圍。
儘管此方法是確保準確性的好方法，但可能存在過多細化導致求解時間延長或細化過少導致結果不太準確的區域。是否存在一種方法可以根據解決方案自動細化或粗化網格以獲得最準確的結果？
有，這就是所謂的自適應網格劃分。
最佳實踐現已嵌入到燃燒和多相流分析應用的網格自適應設置中。
多面體非結構化網格自適應 (PUMA) 支持自適應 Ansys Fluent 中的所有 3D 單元類型。
什麼是自適應網格？
自適應網格劃分是一種基於求解細化模擬網格的方法。Ansys Fluent中的這種方案使您能夠從非常粗糙的網格開始並動態調整細化高梯度區域。
動態網格自適應可以與多面體非結構化網格自適應 (PUMA) 方法結合使用。PUMA不依賴任何模板進行細化，這並不將這種適配方法限制在特定的元素類型上，即使網格細化後也可以再粗化調整。
燃燒和多相流分析應用的最佳實踐已嵌入到Ansys 2021 R2版本以後的Ansys Fluent 網格自適應設置面板中，從而實現：
● 網格總數減少高達70%
● 穩態情況下模擬速度提升高達4倍
自適應網格運用案例
Sandia Flame D 是一種富含燃料的湍流擴散甲烷/空氣噴射火焰測試案例。在甲烷和空氣流入之間注入引燃火焰。使用兩個不同的粗網格進行了兩次測試，以分析它們的準確性和最終的網格總數量差異。
網格自適應軟體自動將關鍵區域的網格細化為LES級網格，包括反應區、剪切層和再循環區。我們看到，與實驗數據相比，這兩種情況都顯示出準確的結果。
Fluent的自適應網格劃分解決方案在一系列化學反應流案例中顯示，與非自適應精細LES網格相比，總網格數量減少了30-70%。
燃燒情況下的自適應網格已被證明可將網格數量減少多達 70%。
噴霧分解
自適應網格還可用於幫助準確有效地模擬多相流模擬，例如液體射流破裂的模擬。流體體積模型(VOF)到離散相模型(DPM)混合多相流模型與動態網格自適應結合使用。VOF模型跟踪液-氣界面，而DPM是一個單獨的求解器，用於跟踪懸浮在歐拉相中的離散粒子。
這個VOF到DPM模型的核心是一種算法，它尋找從噴霧的主要液體主體中分離出來的液體塊，然後將它們轉換為點質量以進行進一步跟踪。這種方法使我們能夠不跟踪較小液滴的界面，並減少對非常精細網格的需求。
這種混合模型的第二個重要部分是動態網格細化和粗化。界面區域使用精細網格進行跟踪，一旦識別出要轉移到 DPM 模型的斑點，局部網格就會被粗化以保持網格數量的可管理性。
資料來源：Ansys Blog
作者：Paul Hutcheson