在CFD计算中，周期边界应用非常广泛。Mesh模块作为ANSYS

Workbench中的御用网格生成模块，如何利用mesh模块构建周期网格，就显得非常重要。

周期网格分为两类：旋转周期及平移周期。在ANSYS Mesh模块中，利用坐标系来区分这两类网格类型。周期网格区域要求周期面上网格节点一一对应，在ANSYS

Mesh模块中，可以很方便的通过Symmetry功能模块中的Periodic Region功能达到这一目标。本例描述了如何在ANSYS Mesh模块中创建周期网格的步骤，在workbench中的项目结构如图1所示。

图 1

项目组织结构

一、几何模型

本例包括两个计算模型，分别对应旋转周期与平移周期，为方便起见，这里使用最简单的几何模型。如图1，图2所示分别为旋转周期几何与平移周期几何。网格划分完毕后均用fluent进行测试。

图

2旋转周期

图 3

平移周期(A面与其对边的面)

二、旋转周期边界

双击A2单元格，进入mesh模块。

在进行旋转周期边界创建之前，需要创建柱坐标系。如图4所示，在属性菜单Coordinate System上点击右键，选择子菜单Insert，在弹出的子菜单中选择Coordinate system，创建新的坐标系。

图 4

插入坐标系

进行如图5所示设置。选择type为Cylindrical创建圆柱坐标系，origin设置为你的旋转中心，principal axis为径向坐标，orientation about principal

axis为轴向坐标，自己根据实际情况设置。最关键的是旋转中心。

图 5

坐标系创建

在Model上点击右键，选择 Insert >

Symmetry，插入对称。如图6所示。

图 6

插入对称

在插入的Symmetry节点上点击右键，选择Insert > Periodic

Region，插入周期区域。如图7所示。

图 7

插入周期区域

选择low boundary与high boundary，这两个边界为相对应的周期边界。最好是沿着旋转方向。设置type为Periodic，设置Coordinate System为前面创建的柱坐标系。

图 8

设置周期

如图9所示选择相应的面。

图 9

选择周期面

OK了，其他网格划分工作就没什么好说的了，该怎么划分还怎么划分。设置周期边界的作用在于保证周期面上的网格节点一致，否则在fluent中创建周期边界会出错。为了便于观察，这里使用四面体网格(其实这个模型在mesh中可以自动划分为六面体网格)。生成的网格如图10所示。从图中可以看出，周期面上网格节点数是映射对应的。

图 10

网格模型

给模型边界命名：周期边界分别命名为sideA与sideB，其他随便给个名称。主要是用于fluent中周期边界的创建。

关闭mesh模块，返回工程项目窗口，先更新A3元格，然后双击B2单元格进入FLUENT。

在进行周期网格创建之前，先检查一下sideA与sideB所对应的ID号。

利用TUI命令mesh/modify-zones/list-zones列举区域，如图10所示，可以看出sizea与sizeb分别对应的id号为8和9.

图 11

列举区域

好了，现在可以利用TUI创建周期边界了。

TUI命令：mesh/modify-zones/make-periodic，如图11所示。

在弹出的提示输入periodic zone中输入8，Shadow zone中输入9，后面的参数按提示输入(周期边界全部输入yes)。

图 12

TUI命令创建周期边界

可以看出，创建了周期边界后，ID为9的边界sideb被删除掉了。我们可以查看boundary

conditions中的sidea，其类型应该是自动被设置为了周期边界periodic。

至此，旋转周期边界创建结束。

三、平移周期边界

和旋转周期边界类似，所不同的是创建直角坐标系，而不是柱坐标系。这里不再赘述。

下面说的是用另一种方法创建周期边界：match control。

我们知道，流体计算中的周期边界只是要求边界上节点一一对应，所以我们对周期面上的网格进行控制就可以了，至于周期面的创建，反正都是要在fluent中完成。

进入mesh模块后，我们先创建一个坐标系。创建平移周期边界需要两个坐标系，但是我们这里可以使用默认坐标系。所以只需要再新建一个坐标系。如图13所示。

图 13

创建坐标系

进行如图14所示的设置。注意图中的高亮部分。默认坐标系坐标原点(0,0,0)，新建坐标系原点(0,0,0.05)，因为我们的平移周期是沿着Z方向平移0.05m。

图 14

坐标系设置

插入match control，如图15所示。

图 15

插入匹配控制

照图16进行参数设定。

图 16

参数设置

与前面相同，选择两个周期面，在transformation中选择arbitrary，默认为cyclic创建旋转周期边界，再选择两个坐标系：一个为默认坐标系，一个为新建坐标系。

这里选择arbitrary，程序会根据输入的坐标系统决定创建旋转周期还是平移周期。

为便于观察，我们划分四面体网格，生成网格如图17所示。旋转图形查看周期面上网格节点是否对应。

图 17

网格

为周期面命名之后，关闭mesh模块。

进入fluent后的工作和前面所述完全一致，这里不再重复。如图18所示。

图 18

FLUENT中创建周期边界

四、总结

(1)在mesh模块中可以利用symmetry定义周期计算域。一般有三类：symmetry，periodic及cyclic，其中symmetry用于结构分析，periodic用于静磁场分析，cyclic用于 结构与热分析。对于应用于流体计算来说，上面三种都可以使用。

(2)流体周期网格只是要求周期面网格节点映射对应，因此可以利用match control创建流体计算周期网格。

(3)在fluent中，需要利用TUI命令重新建立周期网格。