讓網(wǎng)格動(dòng)起來(lái) | (十三)FLUENT區(qū)域運(yùn)動(dòng)【轉(zhuǎn)發(fā)】
2017-06-01 by:CAE仿真在線 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
本次使用的是滑移網(wǎng)格,動(dòng)網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)以后再討論。要實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)如下圖所示。
杯子中裝滿水,現(xiàn)在以速度1rad/s延續(xù)1s鐘使杯子傾斜1rad,觀察5s鐘內(nèi)水的變化情況。
本例可以用滑移網(wǎng)格或動(dòng)網(wǎng)格實(shí)現(xiàn),但是使用滑移網(wǎng)格能夠保持較好的網(wǎng)格質(zhì)量。本例使用滑移網(wǎng)格。
FLUENT中的滑移網(wǎng)格可以最大限度的代替動(dòng)網(wǎng)格,尤其對(duì)于一些分界面確定的計(jì)算模型?;凭W(wǎng)格可以用于瞬態(tài)模擬中(其它如MRF,SRF,MP則很少用于瞬態(tài)模擬中)。
本例涉及到的內(nèi)容包括:
(1)分界面幾何模型的建立。涉及到多幾何體的創(chuàng)建。在workbench的DM模塊中很容易解決此類問(wèn)題。但是如果要在ICEM CFD中創(chuàng)建網(wǎng)格的話,則需要進(jìn)行一些特別的處理。主要是各部分模型網(wǎng)格的組裝問(wèn)題。
(2)區(qū)域運(yùn)動(dòng)的指定。在本例中主要是指定運(yùn)動(dòng)區(qū)域的旋轉(zhuǎn)速度。需要注意的是旋轉(zhuǎn)中心與旋轉(zhuǎn)方向的設(shè)定。
(3)多相流的使用。本例中使用的是VOF模型。
1、幾何模型
本例的幾何模型如下圖所示。尺寸是隨便定的。
如圖所示,計(jì)算模型分為三個(gè)區(qū)域,1、2、3分別對(duì)應(yīng)名稱為braket、zone與cup,如前所述,區(qū)域zone與cup為運(yùn)動(dòng)區(qū)域,運(yùn)動(dòng)方式用UDF進(jìn)行定義。
2、邊界類型
一共有兩對(duì)interface,分別位于zone區(qū)域與cup區(qū)域,zone區(qū)域與braket區(qū)域。如下圖所示。braket區(qū)域的左側(cè)、右側(cè)及下方邊界均為wall類型,上方邊界為pressure_outlet類型,內(nèi)部邊界為interface類型。cup區(qū)域左、右、下側(cè)邊界為wall類型,上方邊界為interface類型。在mesh interface中設(shè)置interface對(duì),一共是兩對(duì)。
最終組合后的網(wǎng)格如下圖所示。
3、求解參數(shù)設(shè)置
導(dǎo)入模型后,在scale面板中進(jìn)行必要的scale操作以使模型尺度滿足要求。在general面板中設(shè)置使用瞬態(tài)模擬,并設(shè)置重力加速度。選擇RNG K-Epsilon湍流模型。設(shè)置多相流模型為VOF模型,如右下圖所示。
4、添加材料
在材料數(shù)據(jù)庫(kù)中添加水至當(dāng)前材料中。設(shè)置空氣為主相,水為第二相。VOF中主相與第二相的設(shè)置并沒(méi)太多的限制,但是一般將需進(jìn)行patch的相設(shè)置為第二相,或者將含量較少的相設(shè)置為第二相。當(dāng)然沒(méi)有明確的規(guī)定。設(shè)置水-空氣的表面張力系數(shù)為0.07。
5、區(qū)域運(yùn)動(dòng)UDF
這里使用宏DEFINE_TRANSIENT_PROFILE宏,設(shè)置當(dāng)時(shí)間小于1s時(shí),旋轉(zhuǎn)速度1rad/s,其它時(shí)間保持靜止。編譯此UDF文件。代碼如下:
#include "udf.h"
DEFINE_TRANSIENT_PROFILE(rotation_rate_ramp,time)
{
real rotation_rate = 0;
if(time <= 1)
{
rotation_rate = 1.0;
}else
{
rotation_rate = 0.0;
}
return rotation_rate;
}
6、區(qū)域設(shè)置
主要設(shè)置區(qū)域cup與zone的運(yùn)動(dòng)。FLUENT中區(qū)域默認(rèn)為靜止。以區(qū)域cup為例,設(shè)置運(yùn)動(dòng)如下圖所示:
zone區(qū)域設(shè)置與此完全相同。
7、邊界條件
需要特別說(shuō)明的是,屬于某區(qū)域的wall需要設(shè)置相對(duì)速度,與區(qū)域的相對(duì)速度為0。主要是針對(duì)區(qū)域cup與zone。
設(shè)置braket區(qū)域中的pressure_outlet邊界靜壓為0,并設(shè)定湍流條件。
8、求解器控制參數(shù)
采用默認(rèn)。
9、初始化
選擇all zone進(jìn)行初始化。patch區(qū)域cup的第二相(水)體積分?jǐn)?shù)為1。如下圖所示。
10、設(shè)置迭代進(jìn)行計(jì)算
設(shè)置時(shí)間步長(zhǎng)0.1s,時(shí)間步數(shù)50步進(jìn)行迭代。如下圖所示。
11、計(jì)算結(jié)果
如本篇開(kāi)始所示。
——流沙
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