Fluent复合动网格仿真的案例

2016-08-11 by:CAE仿真在线来源:互联网

本例中的网格运动如上图所示。复合了区域运动与边界运动。

在FLUENT动网格技术中,刚体只能运动而不能变形,变形体只能变形而不能做刚体运动。而对于上图中的运动情况,仔细观察可以发现,下部的两条边既存在变形且有刚体运动。因此需要进行特别处理。

处理方案1:创建两个计算域,上方为静止域,下方为运动域。在进行区域设置面板中设置动域的运动速度。设定运动域中各边界的运动方式,与常规的动网格设定方式相同。(此处利用的是滑移网格)

处理方案2:仍然是创建两个区域,但是下方的运动区域使用动网格方法规定其运动。设定整个区域的运动速度。

比较:两种方式建模方式相同,工作原理大同小异,不同的只是区域运动的设置方式。

下面step by step的说明软件的设置。这里涉及的软件包括:ansys workbench中的DM模块、ICEM CFD、FLUENT。之所以使用DM建模,是考虑到需要创建interface分界面,可以使用任何一款CAD软件创建模型,GAMBIT也可。ICEM CFD用于网格划分,FLUENT用于动网格设置及计算。

1、几何模型

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

如上图所示,几何区域分为两个:zone1与zone2。各区域的边界名称为:

(1)zone1:左侧速度入口,v=0.005m/s,右侧边界为自由出流outflow,下方边界interface_top为interface边界,其它边界类型为wall,命名为walls.

(2)zone2:上部边界类型为interface,命名为interface_bottom,其它三个边界类型为wall,左侧边界为wall_left,右侧边界wall_right,下方边界wall_bottom

在DM中建好模型后,分开导出几何文件,共导出两个文件zone1.x_t,zone2.x_t(我习惯导出x_t格式,其它ICEM CFD能识别的格式也是可以的)。

2、划分网格

在ICEM CFD中先导入zone1.x_t文件,进行网格划分。注意在划分网格之前做好part。若是进行二维块结构网格划分 ,则需要确保边关联完全。即每一条边都必须有edge与之关联,否则导入到fluent中会报错。本例几何简单,因此采用块结构网格进行划分。分限块生成网格后,利用菜单file > mesh > save mesh as保存网格top.uns,网格文件的扩展名为uns。此时不需导出msh文件。

接着导入zone2.x_t文件,同样的步骤生成网格bottom.uns。

关闭工程,利用菜单file > mesh > open mesh打开刚才生成的两个文件:top.uns与bottom.uns,这时会有对话框提示是否合并,应该选择 merge files。如下图所示。这样两个网格就组合在一起了。

SNAGHTML19b2bf2

接下来导出msh网格文件至FLUENT中。

3、导入文件至FLUENT中

网格文件生成后,选用2D求解器,打开FLUENT导入上一步生成的msh文件。

进行scale操作,确保模型尺度为mm。

使用瞬态求解器,勾选transient选项。选择Realizable k-epsilon湍流模型,采用增强壁面函数。

4、区域设置

设置zone2的运动速度为X反方向,vx=-0,005m/s,如下图所示。设置Cell zone condition,设置材料为水。并勾选mesh motion使用滑移网格。

SNAGHTML2071b3c

5、编写UDF

编写UDF。程序代码如下:

#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编译写好的udf文件,然后load。

6、动网格定义

激活dynamic mesh,如下图所示。