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interface广泛从在于多域计算中,为了理解这一概念,需要依照下面的顺序进行学习。
是指在流体计算过程中,参与积分计算的区域,也即流体能达到的区域。
(1)以流场特性分,分为:
内流计算域、外流计算域和混合计算域。
(2)以计算域材料属性分,分为:
流体计算域和固体计算域,通常遇到的多孔介质区域其实也是流体域的一种。
是指计算模型中包含有一个计算域。
是指计算模型中包含有两个及两个以上计算域。
在CFD计算中应用广泛,如MRF、MP和滑移网格时,通常需要创建多个计算区域;在一些几何结构复杂的模型中,也使用多区域切割划分网格的方式提高工作效率。
主要用于下列方面的场合中:
(1)利用多参考系模型计算旋转问题
如旋转机械仿真;
(2)计算模型的需要
计算模型中同时存在固体和流体区域,如共轭传热仿真等;
(3)计算域中存在多孔介质区域或其他需要单独求解的区域;
(4)网格划分效率考虑
为了网格划分方便,将计算域切分成多个区域,复杂部分使用非结构网格,简单部分使用结构网格。
(5)后处理需要
有时需要输出特定区域的物理量,此时利用多区域网格能够提高后处理效率;
(6)特殊前处理需要
有时候在前处理过程中,需要对一定区域进行初始化,此时可以考虑创建多区域网格。
ICEM CFD中,创建多区域网格常常用到以下一些功能:
(1)创建body进行计算域标定;
(2)利用结合分割进行模型切分,通常利用的是面切割
(3)网格模型组装
而将多区域网格输出至求解器中,通常需要进行interface指定。
对于多区域计算模型,一般CFD求解器均提供了数据传递方式,用户只需要将区域界面进行编组处理即可完成计算过程中数据的传递。
CFD区域分界面数据的传递主要采用定义interface对来实现。
(1)axis
轴边界,通常用于旋转几何的2D模型,无需设置边界参数。
(2)outflow
自由流边界,用于充分发展位置,受回流影响严重,无法应用于可压缩流动模型,也不能与压力边界一起使用。
(3)massflow inlet
质量流量入口边界,设置入口质量流量,通常用于可压缩流动。在不可压缩流动中,通常设置入口速度。
(4)pressure inlet
压力入口,设置入口位置总压,应用广泛。
(5)velocity inlet
速度入口,设置入口速度,通常用于不可压缩流动,设置负值时可以当做出口使用。
(6)symmetry
对称边界,对于2D symmetry模型,对称轴通常位于X轴,模型必须建立在X轴上方。
(7)wall
壁面边界,默认为无滑移光滑壁面,用户可以设置壁面滑移速度。
(8)inlet vent
通风口边界,与压力入口相似,需要设置压力损失系数。
(9)intake fan
进气扇边界,与压力入口相似,需要设置总压和压力阶跃。
(10)exhaust fan
排气扇边界,与压力出口相似,需要设置出口表压和压力阶跃。
(11)outlet vent
出风口设置,与压力出口类似,需要设置出口表压和压力损失系数。
(12)pressure far-field
压力远场边界,通常用于航空航天外流计算,用于模拟无穷远来流,需要设置马赫数和表压。
(13)fan
风扇边界,为内部双面集总边界(即边界两侧均为同一计算域)。需要定义风扇性能参数。
(14)interior
内部面边界,通常为计算域内部网格面,无需进行任何设置。
(15)porous jump
多孔阶跃边界,通常需要设置多孔介质的厚度和压力阶跃系数。
(16)radiator
散热器,需要定义热损失系数和传热效率。
可将上面的边界条件分为两类,即单面边界和双面边界:
单面边界是指,几何模型的边界;
双面边界是指,由内部面转化而来,通常是集总参数边界。
类型 | 边界 |
单面边界 | Axis, outflow, massflow inlet, pressure inlet, pressure outlet, symmetry, velocity inlet, wall, inlet vent, intake fan, outlet vent, exhaust fan, pressure far-field |
双面边界 | Fan, interior, porous jump, radiator, wall |
(1)interface
Interface是边界类型的一种,其是计算域的边界,因此在多计算域中要使计算域保持畅通,则需要在相互接触的边界上创建interface。
在CFD计算中,interface通常是成对出现的,计算结果数据则通过interface进行插值传递。
利用interface并不要求边界上的网格节点一一对应。
(2)interior
指内部面,通常出现在单计算区域中。
在对单计算域进行网格划分时,尤其在划分不同类型计算域网格时,网格分界面会被计算域识别为interior类型。
*需要注意的是:
与interface不同,interior不是计算域边界,而是计算域内部网格面,interior面上不能有重合的网格节点。而interface面对上的网格节点可以重合,也可以不重合,即,interface是两个独立边界区域,是实际存在的边界。而interior通常是虚拟形成的。默认情况下interior是连通的,interface是非连通的,需要在求解器中设置interface才能使计算域保持畅通。
Interface是模型边界,是单面边界,而interior是控制体边界,通常存在于网格模型内部,为双面边界。严格意义上说,interior不能算作几何上的边界。
Interface只有在配对成功后才能允许数据传递,未配对的地方会当做壁面处理。Interior本身是计算域内部边界,无需设置即可进行数据传递。
(3)internal
Internal和interior都是内部边界,不同之处在于,当清除网格时,所有的interior区域将会被删除,但是internal区域会被保留。在将最终网格传递至求解器后,所有的internal区域会自动被转换为interior类型。
非结构网格中在part mesh setup中split功能生成interface,下图为使用和不使用的区别: