1 概念介紹

這次我們做一個(gè)比較復(fù)雜，同時(shí)也是比較實(shí)用的案例-網(wǎng)格重構(gòu)。網(wǎng)格重構(gòu)(Remeshing)方法是動(dòng)網(wǎng)格常用的方法，一般會(huì)和彈簧光順?lè)椒皵U(kuò)散光順?lè)椒ㄏ嘟Y(jié)合使用。當(dāng)網(wǎng)格變形達(dá)到一定的程度后，網(wǎng)格會(huì)發(fā)生重構(gòu)。

2?使用條件

使用條件：

1）?網(wǎng)格重構(gòu)適用于較大變形的運(yùn)動(dòng)，相較于光順?lè)椒?，變形更?/p>

2）?remeshing方法一般會(huì)和光順?lè)椒ü餐褂谩?/p>

3）?網(wǎng)格重構(gòu)可分為多種方法，其中不同的方法適用于不同的網(wǎng)格類(lèi)型。

注意：若所使用的方法與網(wǎng)格類(lèi)型不匹配，則不會(huì)產(chǎn)生動(dòng)網(wǎng)格的效果。如在二維四邊形網(wǎng)格中使用Local cell，即便設(shè)置正常，代碼正常，網(wǎng)格也不會(huì)運(yùn)動(dòng)。

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3 模型描述

本例的模型為一個(gè)正方形區(qū)域內(nèi)有一個(gè)類(lèi)圓形物體circle，如圖所示。正方形外壁的四個(gè)面保持不動(dòng)，內(nèi)部的物體命名為circle，其在正方形內(nèi)繞正方形中心做橢圓公轉(zhuǎn)，同時(shí)自身還以一定的角速度自轉(zhuǎn)。

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如圖，為其運(yùn)動(dòng)軌跡圖。

其公轉(zhuǎn)周期為1s，設(shè)長(zhǎng)軸a=5m，可求得軌跡方程，對(duì)軌跡方程求導(dǎo)可得到速度方程為

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其自轉(zhuǎn)周期為1s，則自轉(zhuǎn)角速度為ω=2π。由此可對(duì)運(yùn)動(dòng)方程進(jìn)行代碼編寫(xiě)。

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4 導(dǎo)入網(wǎng)格

使用Workbench打開(kāi)工程文件，文件在本文末尾鏈接資源內(nèi)。

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5 Scale網(wǎng)格尺寸

Scale修改網(wǎng)格尺寸。如圖所示。

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確保計(jì)算域尺寸是我們所需要的。

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6 設(shè)置求解器

由于網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)是隨時(shí)間進(jìn)行的，因此動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)必須為瞬態(tài)模擬。將計(jì)算工況設(shè)置為瞬態(tài)。其他求解器設(shè)置可根據(jù)具體工況進(jìn)行選擇。

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7 設(shè)置動(dòng)網(wǎng)格模型

在模型樹(shù)下雙擊Dynamic mesh，此時(shí)Task Page下頁(yè)面如圖

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勾選Dynamic mesh，勾選Smoothing和Remeshing后，點(diǎn)擊Settings，出現(xiàn)Smoothing方法和Remeshing方法的設(shè)置頁(yè)面

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Smoothing頁(yè)面

在Smoothing頁(yè)面點(diǎn)擊Advanced，出現(xiàn)Mesh Smoothing Parameters參數(shù)設(shè)置選項(xiàng)。

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Diffusion Function：

用于定于擴(kuò)散函數(shù)，有兩個(gè)選項(xiàng)Boundary distance和Cell volume，當(dāng)選擇某一選項(xiàng)時(shí)，在Diffusion Parameter輸入?yún)?shù)，從而來(lái)定義擴(kuò)散函數(shù)。其中Boundary distance和Cell volume表示的是邊界距離和網(wǎng)格體積，其擴(kuò)散函數(shù)如下。

對(duì)于邊界距離

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對(duì)于網(wǎng)格體積

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兩者區(qū)別主要是邊界運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散到內(nèi)部網(wǎng)格的方式不同。無(wú)特殊要求，可任選一種進(jìn)行擴(kuò)散。

Diffusion Parameter：

用于指定擴(kuò)散參數(shù)，所指定的參數(shù)就是上述兩個(gè)公式中的α，通過(guò)改變?chǔ)恋闹悼筛淖償U(kuò)散系數(shù)γ，從而影響擴(kuò)散。

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當(dāng)α取為0時(shí)，γ=1，表示均勻擴(kuò)散。邊界的運(yùn)動(dòng)能夠均勻擴(kuò)散到其他網(wǎng)格上。當(dāng)α增大時(shí)，γ增大，使得擴(kuò)散更遠(yuǎn)。一般α取值在0-3之間。

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一般只需設(shè)置Diffusion Function和Diffusion Parameter，其他設(shè)置保持默認(rèn)。詳細(xì)設(shè)置可參考文章二十三。

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Remeshing頁(yè)面

Mesh Smoothing Parameters參數(shù)設(shè)置保持默認(rèn)即可，進(jìn)入Remeshing頁(yè)面。

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Remeshing Methods：勾選Local cell。適用于二維模型內(nèi)部三角形網(wǎng)格。由于邊界不發(fā)生變形，故不必設(shè)置deforming邊界

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Parameters：參數(shù)設(shè)置，此設(shè)置決定了網(wǎng)格重構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)。具體如下：

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Min length scale：表示網(wǎng)格小于這個(gè)值開(kāi)始重構(gòu)網(wǎng)格

Max length scale：表示網(wǎng)格大于這個(gè)值開(kāi)始重構(gòu)網(wǎng)格

Max Cell skewness：最大偏斜程度，表示網(wǎng)格偏斜程度大于這個(gè)值，開(kāi)始重構(gòu)網(wǎng)格

Size remeshing interval：表示經(jīng)過(guò)幾步進(jìn)行判斷網(wǎng)格尺寸，從而重構(gòu)網(wǎng)格策略

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如果網(wǎng)格重構(gòu)過(guò)程中，出現(xiàn)較小的網(wǎng)格，可以將Min length scale的值增大；如果出現(xiàn)較大的網(wǎng)格，可以將Max length scale的值減小。如果網(wǎng)格質(zhì)量不好，可以將Max Cell skewness值減小。

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為了獲取上述參數(shù)參考依據(jù)，可單擊Mesh scale info，

Mesh scale info：?jiǎn)螕舻玫侥壳熬W(wǎng)格的相關(guān)信息，酌情對(duì)應(yīng)輸入。

Reset/Default：?jiǎn)螕艉?，可用于設(shè)置默認(rèn)參數(shù)，然后在各項(xiàng)中更改。

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使用上圖的數(shù)據(jù)，單擊OK，回到Dynamic Mesh頁(yè)面。

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Dynamic Mesh Zones：

單擊Dynamic Mesh Zones下的Create/Edit，彈出如下窗口

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Circle邊界：剛體邊界；Zone Names選擇bottom；Type選擇Rigid Body；Motion Attributes下只需要定義Motion UDF，導(dǎo)入鏈接資源中的Chapter24.c UDF，選中此UDF，其他均保持默認(rèn)，單擊Create，則在Dynamic Mesh Zones欄下出現(xiàn)Circle。

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由于circle自轉(zhuǎn)，需要定于自轉(zhuǎn)中心。在Center of Gravity Location輸入坐標(biāo)(4，-2.5)，表示circle繞自身的圓心自轉(zhuǎn)。

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8 查看動(dòng)網(wǎng)格

在Task Page頁(yè)面單擊Preview Mesh Motion，設(shè)置時(shí)間步數(shù)為200，時(shí)間步長(zhǎng)為0.005s，顯示頻率為1。

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