Fluent復合動網格仿真的案例

2016-08-11 by:CAE仿真在線來源:互聯網

本例中的網格運動如上圖所示。復合了區域運動與邊界運動。

在FLUENT動網格技術中,剛體只能運動而不能變形,變形體只能變形而不能做剛體運動。而對于上圖中的運動情況,仔細觀察可以發現,下部的兩條邊既存在變形且有剛體運動。因此需要進行特別處理。

處理方案1:創建兩個計算域,上方為靜止域,下方為運動域。在進行區域設置面板中設置動域的運動速度。設定運動域中各邊界的運動方式,與常規的動網格設定方式相同。(此處利用的是滑移網格)

處理方案2:仍然是創建兩個區域,但是下方的運動區域使用動網格方法規定其運動。設定整個區域的運動速度。

比較:兩種方式建模方式相同,工作原理大同小異,不同的只是區域運動的設置方式。

下面step by step的說明軟件的設置。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,是考慮到需要創建interface分界面,可以使用任何一款CAD軟件創建模型,GAMBIT也可。ICEM CFD用于網格劃分,FLUENT用于動網格設置及計算。

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,幾何區域分為兩個:zone1與zone2。各區域的邊界名稱為:

(1)zone1:左側速度入口,v=0.005m/s,右側邊界為自由出流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,其它三個邊界類型為wall,左側邊界為wall_left,右側邊界wall_right,下方邊界wall_bottom

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

2、劃分網格

在ICEM CFD中先導入zone1.x_t文件,進行網格劃分。注意在劃分網格之前做好part。若是進行二維塊結構網格劃分 ,則需要確保邊關聯完全。即每一條邊都必須有edge與之關聯,否則導入到fluent中會報錯。本例幾何簡單,因此采用塊結構網格進行劃分。分限塊生成網格后,利用菜單file > mesh > save mesh as保存網格top.uns,網格文件的擴展名為uns。此時不需導出msh文件。

接著導入zone2.x_t文件,同樣的步驟生成網格bottom.uns。

關閉工程,利用菜單file > mesh > open mesh打開剛才生成的兩個文件:top.uns與bottom.uns,這時會有對話框提示是否合并,應該選擇 merge files。如下圖所示。這樣兩個網格就組合在一起了。

SNAGHTML19b2bf2

接下來導出msh網格文件至FLUENT中。

3、導入文件至FLUENT中

網格文件生成后,選用2D求解器,打開FLUENT導入上一步生成的msh文件。

進行scale操作,確保模型尺度為mm。

使用瞬態求解器,勾選transient選項。選擇Realizable k-epsilon湍流模型,采用增強壁面函數。

4、區域設置

設置zone2的運動速度為X反方向,vx=-0,005m/s,如下圖所示。設置Cell zone condition,設置材料為水。并勾選mesh motion使用滑移網格。

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、動網格定義

激活dynamic mesh,如下圖所示。