MRF和滑移网格

目录

• MRF (Multiple Reference Frame)
  • 1、引入
  • 2、模拟方法
• Sliding Meshes （滑移网格方法）
• 总结

MRF (Multiple Reference Frame)

1、引入

多参考系模拟，与之相似的是单参考系（SRF Single Reference Frame）模拟，该类模拟是通过稳态来近似模拟瞬态问题。MRF方法适用于包含运动组件或者包含静止物面的问题 。对于这种问题，必须使用 Interface 将模型分为多个流体或者固体区域，对于包含移动组件的区域需要使用移动坐标系方程求解，对于包含静止区域则使用静态坐标系求解。

MRF 方法在数值求解时，网格保持不变，类似于将移动的组件固定在指定位置来模拟在该位置处的瞬态流场特征，因此 MRF 方法也称之为 frozen rotor approach。该方法适用于求解静域与动域之间的干扰很弱的问题，并且也可作为瞬态滑移网格方法的初始计算条件，就是说在使用滑移网格方法进行瞬态计算之前，可以先使用MRF方法计算，作为初始条件输入。如果两区域干扰很强并且必须考虑时，需要使用滑移网格方法进行模拟。

严格来讲，MRF 方法只对于定常流动模拟才有意义，当然也可以用于求解非定常问题，但是具体的结果可能差强人意，此类问题应更偏向于使用滑移网格方法进行模拟。

2、模拟方法

比如对于 Type 1 类型的离心风扇模拟中，将整个求解区域分为：包含Hub旋转组件的区域为动参考系和包含该运动区域的静态区域为静参考系，Interface 设置为两区域的交界处（虚线所示）。在交界面处的速度必须是绝对且相等的，并且网格不会移动。

注意：在使用MRF方法时，在设置动域时，首先要保证风扇模型是正确的，就是说按照某个方向旋转出入风口必须设置正确。根据右手定则，四指表示风扇旋转方向，大拇指表示转轴的方向，比如下面这个风扇模型：逆时针旋转，根据右手定则，那么旋转轴向为Z+。

Note：当想从MRF方法转换到Sliding Mesh方法时，使用TUI命令mesh->modify-zones->mrf-to-sliding-mesh

Sliding Meshes （滑移网格方法）

静域和动域的设置与MRF方法类似，Frame motion -> Mesh motion、稳态改成瞬态即可。

如果在绘制网格时，更新边界类型时，单元域交界面无法选择Interface时（应该是2023之前的版本），只有Internal时，下面就适用于这种情况：

• 首先为保证两个网格域在交界面处的网格单元节点一一对应，也就是Conformal类型的网格，在模型绘制的时候需要共享拓扑操作（与MRF方法相同）；

• 在网格划分的时候先选择Interface类型的面为Internal类型，完成网格生成；

• 导入到求解器中后，会出现两个Cell Zone，这里为描述方便，假设为in，out，并且Interface类型的面变成了内部面，那么这里选择迂回的方式来构建Interface；

  • 首先删除in，此时out的内部面自动转化成Wall类型，此时右键单击类型改成Interface类型，并保存当前的文件；

    

  • 之后再重新读取原网格文件，删除out，按照上面的方式将in中自动转化成Wall类型的面改成Interface类型，之后再Append上一步保存的out文件；

    

  • 设置完成之后，需要创建Mesh Interface来正确识别Interface。

    

    Note：进行瞬态模拟时，要注意转速的大小对最终的动画效果的影响，如果转速太快，并且每一步长内的转速大于1rpm了，根本无法看到其旋转痕迹，因此要调整转速或者步长来更好的观察旋转运动。

总结

综上，在对风扇进行流体仿真时，可以使用MRF方法、滑移网格方法和重叠网格方法，并且设置方法类似，其中前两种方法对模型的处理可以相同，并按照上一节的迂回方法改变模拟方法。对于重叠网格方法，只需要将运动的网格域的运动类型改成Mesh motion即可。