搜索fluent 用Profile定義運動
2016-08-29 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
這里要說的PROFILE文件,只針對利用于網(wǎng)格運動定義之用的瞬態(tài)profile文件。其它類型的profile文件,可參閱FLUENT用戶文檔,里頭有詳細的描述。
在ANSYS FLUENT中,有兩種方式用于指定瞬態(tài)網(wǎng)格區(qū)域及邊界條件:
(1)與標準profile格式相同的瞬態(tài)profile文件
(2)表格格式的瞬態(tài)profile文件。
對于這兩種方式,網(wǎng)格域及邊界條件的變化均只與時間有關。然而如果使用了in-cylinder模型,則用戶可以使用crank角代替時間變量。
1、標準瞬態(tài)profile文件
一個標準瞬態(tài)profile文件格式如下:
((profile-name transient n periodic?)
(field_name_1 a1 a2 a3 … an)
(field_name_2 b1 b2 b3 … bn)
.
.
.
(field_name_r r1 r2 r3 … rn)
)
注意:
(1)profile-name:profile名,必須全部為小寫字母,少于64個字符。
(2)transient為保留關鍵字,不可隨便更改。
(3)n表示每一個場變量所包含的變量個數(shù)。
(4)periodic?用于標識是否使用周期,1為使用時間周期,0表示不使用時間周期。
(5)通常field_name_1為time,后面的變量值為升序排列。
(6)所有的值,包括坐標值,都必須使用SI單位制。fluent讀入profile文件時不進行單位轉換。
一個實際的例子:
((sampleprofile transient 3 0)
(time 1 2 3)
(u 10 20 30)
)
解讀:(1)profile名為sampleprofile,讀入該profile文件后,合適的地方出現(xiàn)的變量名為sampleprofile。(2)在3個時間點上定義了值,分別為1s,2s,3s。其中1s時的x方向速度值為10m/s,2s時刻對應的速度值為20m/s,3s時刻對應的速度值為30m/s。u,v,w是表示x,y,z三方向的速度,也可以使用v_x,v_y與v_z,旋轉速度使用omega_x,omega_y,omega_z變量名。
一個使用crank angle替代time的例子:
((example transient 3 1)
(angle 0 180 360)
(temperature 300 500 300)
)
2、表格瞬態(tài)profile文件
表格格式與標準格式有很大的差異。表格格式如下:
profile_name n_field
field_1 field_2 field_3 … field_4
v-1-1 v-2-1 … … … v-n_field_1
v-1-2 v-2-2 … … … v-n_field-2
.
.
.
v-1-n_data v-2-n_data … … … v-n_field-n_data
說明:與標準格式類似,profile_name為profile名,體現(xiàn)在fluent中為運動變量名。格式要求與標準格式一致:小寫,少于64個字符。
field_1通常為time,表示時間。后方接著的是各個變量名。
v-1-1表示field_1的第一個值,依此類推,v-1-2表示第二個值。按升序排列。
peridoic?表示是否采用時間周期,1表示采用,0表示不采用。
一個例子:
sampleprofile 2 3 0
time u
1 10
2 20
3 30
解讀:
第一行:sampleprofile表示profile名,fluent讀入此profile后,將會在使用profile的地方顯示該profile名。2表示兩個場變量(time與u)或者說是表的列數(shù),3表示一共有3個數(shù)據(jù)點或者說表有三行。0表示不使用周期。
第二行:定義場變量。一共是兩個場變量:time與u,通常time放在第一個。
第三行到最后一行:第一個值表示時間值,第二個值表示u的值。定義了1s時的x方向速度值為10m/s,2s時刻對應的速度值為20m/s,3s時刻對應的速度值為30m/s。
若使用周期,則必須定義一個周期內的時間物理量的變化。簡單來說,就是最后一行的物理量的值與第一行物理量的值相同。如下一個例子:
periodprofile 2 4 1
time u
0 10
1 20
2 30
3 10
也可以使用crank angle代替時間進行變量定義:
exaple
angle temperature
0 300
180 500
360 300
請注意:
使用列表形式的profile,只能使用TUI命令讀入到fluent中:
file > read-transient-table
下面提供一個實例:
本次實例采用的場景來自于流體中高速飛行的物體。如子彈、火箭、導彈等。這里只是為了說明profile在動網(wǎng)格運動定義中的應用,因此為了計算方便不考慮高速問題。問題描述如下圖所示:
如圖所示,1為運動剛體,2為計算域。由于不考慮也沒辦法考慮剛體的變形,因此在構建面域的時候,將1中的部分通過布爾運算去除。計算域總長度為300mm,其中固體運動最大位移為300-40-30-6mm=224mm。為了防止固體邊界與計算域邊界發(fā)生重疊,我們使運動最大距離為200mm。運動速度v=0.4t,這樣可能計算運動完200mm需要的時間為1s。采取5個時間數(shù)據(jù)點分別為:0,0.25,0.5,0.75,1s,相對應的速度為:0,0.1,0.2,0.3,0.4 m/s。
profile文件如下:
((moveVelocity transient 5 0)
(time 0 0.25 0.5 0.75 1)
(v_x 0 0.1 0.2 0.3 0.4)
)
(1)將計算域離散為網(wǎng)格。
由于三角形網(wǎng)格非常適合于2D動網(wǎng)格,因此本例使用三角形網(wǎng)格。若要使用四邊形網(wǎng)格,則需要進行滑移面處理。詳細的說明將留待以后網(wǎng)格更新的時候進行。同樣的,也不進行邊界層處理。
簡化問題描述,設定四周為wall壁面,中間區(qū)域為rigid wall,在動網(wǎng)格中進行設定。全局網(wǎng)格尺寸為2mm,運動邊界網(wǎng)格尺寸1mm,網(wǎng)格單元總數(shù)19671,節(jié)點總數(shù)9832。
(2)啟動fluent,讀入msh文件
選擇2D求解器,勾選雙精度選項。檢查單位,確保使用的單位為mm。選用瞬態(tài)求解器。general中的其它選項采取默認。如下圖所示。
(3)選用標準k-e湍流模型,材料使用水。
設定cell zone condition將默認域介質設定為water。由于本例使用全封閉計算域,所有邊界類型為wall,所以boundary condition采用默認設置。
(4)讀入profile文件
利用file> profile…菜單讀入已準備好的profile文件。
(5)激活動網(wǎng)格選項
如下圖所示。勾選smoothing、layering、remeshing選項。
各選項的參數(shù)設置分別如下圖所示。
(6)定義運動區(qū)域
定義中間剛體壁面為rigid body,選擇運動profile為讀入的profile文件movevelocity,設置meshing options中的cell height為1mm。該參數(shù)用于網(wǎng)格的分裂與合并。當網(wǎng)格高度大于1.4時進行分裂,小于0.2時合并。預覽zone的運動與網(wǎng)格運動。注意在預覽網(wǎng)格運動之前保存case文件。
(7)定義其它選項
如動畫、節(jié)點物理量監(jiān)測等。
(8)總結
對于類似本例的純外流場問題,通過都不利用動網(wǎng)格進行計算。主要原因在于:(1)網(wǎng)格發(fā)生運動后的質量不好,通常都會低于原始網(wǎng)格質量。(2)動網(wǎng)格計算開銷比較大。因為每次網(wǎng)格運動時要計算網(wǎng)格節(jié)點的位置。
要例所示的問題,一般使用相對運動的原理:剛體不動,運動的是流動介質。然而在一些特殊的場合(比如火箭發(fā)射后的整流罩分離等)則必須使用到動網(wǎng)格。
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