Fluent復(fù)合動(dòng)網(wǎng)格仿真的案例

2016-08-11 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

運(yùn)動(dòng)

本例中的網(wǎng)格運(yùn)動(dòng)如上圖所示。復(fù)合了區(qū)域運(yùn)動(dòng)與邊界運(yùn)動(dòng)。

在FLUENT動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)中,剛體只能運(yùn)動(dòng)而不能變形,變形體只能變形而不能做剛體運(yùn)動(dòng)。而對于上圖中的運(yùn)動(dòng)情況,仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn),下部的兩條邊既存在變形且有剛體運(yùn)動(dòng)。因此需要進(jìn)行特別處理。

處理方案1:創(chuàng)建兩個(gè)計(jì)算域,上方為靜止域,下方為運(yùn)動(dòng)域。在進(jìn)行區(qū)域設(shè)置面板中設(shè)置動(dòng)域的運(yùn)動(dòng)速度。設(shè)定運(yùn)動(dòng)域中各邊界的運(yùn)動(dòng)方式,與常規(guī)的動(dòng)網(wǎng)格設(shè)定方式相同。(此處利用的是滑移網(wǎng)格)

處理方案2:仍然是創(chuàng)建兩個(gè)區(qū)域,但是下方的運(yùn)動(dòng)區(qū)域使用動(dòng)網(wǎng)格方法規(guī)定其運(yùn)動(dòng)。設(shè)定整個(gè)區(qū)域的運(yùn)動(dòng)速度。

比較:兩種方式建模方式相同,工作原理大同小異,不同的只是區(qū)域運(yùn)動(dòng)的設(shè)置方式。

下面step by step的說明軟件的設(shè)置。這里涉及的軟件包括:ansys workbench中的DM模塊、ICEM CFD、FLUENT。之所以使用DM建模,是考慮到需要?jiǎng)?chuàng)建interface分界面,可以使用任何一款CAD軟件創(chuàng)建模型,GAMBIT也可。ICEM CFD用于網(wǎng)格劃分,FLUENT用于動(dòng)網(wǎng)格設(shè)置及計(jì)算。

1、幾何模型

各部分尺寸:v1=25,h3=50,h2=120,h4=20,v5=10,h11=80,h10=12,v9=16,單位為mm。

如上圖所示,幾何區(qū)域分為兩個(gè):zone1與zone2。各區(qū)域的邊界名稱為:

(1)zone1:左側(cè)速度入口,v=0.005m/s,右側(cè)邊界為自由出流outflow,下方邊界interface_top為interface邊界,其它邊界類型為wall,命名為walls.

(2)zone2:上部邊界類型為interface,命名為interface_bottom,其它三個(gè)邊界類型為wall,左側(cè)邊界為wall_left,右側(cè)邊界wall_right,下方邊界wall_bottom

在DM中建好模型后,分開導(dǎo)出幾何文件,共導(dǎo)出兩個(gè)文件zone1.x_t,zone2.x_t(我習(xí)慣導(dǎo)出x_t格式,其它ICEM CFD能識(shí)別的格式也是可以的)。

2、劃分網(wǎng)格

在ICEM CFD中先導(dǎo)入zone1.x_t文件,進(jìn)行網(wǎng)格劃分。注意在劃分網(wǎng)格之前做好part。若是進(jìn)行二維塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分 ,則需要確保邊關(guān)聯(lián)完全。即每一條邊都必須有edge與之關(guān)聯(lián),否則導(dǎo)入到fluent中會(huì)報(bào)錯(cuò)。本例幾何簡單,因此采用塊結(jié)構(gòu)網(wǎng)格進(jìn)行劃分。分限塊生成網(wǎng)格后,利用菜單file > mesh > save mesh as保存網(wǎng)格top.uns,網(wǎng)格文件的擴(kuò)展名為uns。此時(shí)不需導(dǎo)出msh文件。

接著導(dǎo)入zone2.x_t文件,同樣的步驟生成網(wǎng)格bottom.uns。

關(guān)閉工程,利用菜單file > mesh > open mesh打開剛才生成的兩個(gè)文件:top.uns與bottom.uns,這時(shí)會(huì)有對話框提示是否合并,應(yīng)該選擇 merge files。如下圖所示。這樣兩個(gè)網(wǎng)格就組合在一起了。

SNAGHTML19b2bf2

接下來導(dǎo)出msh網(wǎng)格文件至FLUENT中。

3、導(dǎo)入文件至FLUENT中

網(wǎng)格文件生成后,選用2D求解器,打開FLUENT導(dǎo)入上一步生成的msh文件。

進(jìn)行scale操作,確保模型尺度為mm。

使用瞬態(tài)求解器,勾選transient選項(xiàng)。選擇Realizable k-epsilon湍流模型,采用增強(qiáng)壁面函數(shù)。

4、區(qū)域設(shè)置

設(shè)置zone2的運(yùn)動(dòng)速度為X反方向,vx=-0,005m/s,如下圖所示。設(shè)置Cell zone condition,設(shè)置材料為水。并勾選mesh motion使用滑移網(wǎng)格。

SNAGHTML2071b3c

5、編寫UDF

編寫UDF。程序代碼如下:

#include <stdio.h>
#include "udf.h"
DEFINE_CG_MOTION(move,dt,cg_vel,cg_omega,time,dtime)
{
if(time<=6)
cg_vel[1]=0.001;
else if(time<=12)
cg_vel[1]=-0.001;
else
cg_vel[1]=0.0;
}

利用Define > user defined > functions > compiles編譯寫好的udf文件,然后load。

6、動(dòng)網(wǎng)格定義

激活dynamic mesh,如下圖所示。

只保留layering(結(jié)構(gòu)網(wǎng)格),設(shè)置layering參數(shù)如右上圖所示。分裂因子0.4,合并因子0.2,表示當(dāng)網(wǎng)格拉伸長度為1.4倍理想高度時(shí)網(wǎng)格分裂,當(dāng)網(wǎng)格壓縮長度為0.2倍理想高度時(shí)網(wǎng)格合并。

設(shè)置wall-left與wall-right邊界為deforming類型,如左上圖所示。設(shè)置wall_bottom為rigidbody類型,如下圖所示。

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