搜索fluent 用Profile定义运动
2016-08-29 by:CAE仿真在线 来源:互联网
这里要说的PROFILE文件,只针对利用于网格运动定义之用的瞬态profile文件。其它类型的profile文件,可参阅FLUENT用户文档,里头有详细的描述。
在ANSYS FLUENT中,有两种方式用于指定瞬态网格区域及边界条件:
(1)与标准profile格式相同的瞬态profile文件
(2)表格格式的瞬态profile文件。
对于这两种方式,网格域及边界条件的变化均只与时间有关。然而如果使用了in-cylinder模型,则用户可以使用crank角代替时间变量。
1、标准瞬态profile文件
一个标准瞬态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,必须全部为小写字母,少于64个字符。
(2)transient为保留关键字,不可随便更改。
(3)n表示每一个场变量所包含的变量个数。
(4)periodic?用于标识是否使用周期,1为使用时间周期,0表示不使用时间周期。
(5)通常field_name_1为time,后面的变量值为升序排列。
(6)所有的值,包括坐标值,都必须使用SI单位制。fluent读入profile文件时不进行单位转换。
一个实际的例子:
((sampleprofile transient 3 0)
(time 1 2 3)
(u 10 20 30)
)
解读:(1)profile名为sampleprofile,读入该profile文件后,合适的地方出现的变量名为sampleprofile。(2)在3个时间点上定义了值,分别为1s,2s,3s。其中1s时的x方向速度值为10m/s,2s时刻对应的速度值为20m/s,3s时刻对应的速度值为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与v_z,旋转速度使用omega_x,omega_y,omega_z变量名。
一个使用crank angle替代time的例子:
((example transient 3 1)
(angle 0 180 360)
(temperature 300 500 300)
)
2、表格瞬态profile文件
表格格式与标准格式有很大的差异。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
说明:与标准格式类似,profile_name为profile名,体现在fluent中为运动变量名。格式要求与标准格式一致:小写,少于64个字符。
field_1通常为time,表示时间。后方接着的是各个变量名。
v-1-1表示field_1的第一个值,依此类推,v-1-2表示第二个值。按升序排列。
peridoic?表示是否采用时间周期,1表示采用,0表示不采用。
一个例子:
sampleprofile 2 3 0
time u
1 10
2 20
3 30
解读:
第一行:sampleprofile表示profile名,fluent读入此profile后,将会在使用profile的地方显示该profile名。2表示两个场变量(time与u)或者说是表的列数,3表示一共有3个数据点或者说表有三行。0表示不使用周期。
第二行:定义场变量。一共是两个场变量:time与u,通常time放在第一个。
第三行到最后一行:第一个值表示时间值,第二个值表示u的值。定义了1s时的x方向速度值为10m/s,2s时刻对应的速度值为20m/s,3s时刻对应的速度值为30m/s。
若使用周期,则必须定义一个周期内的时间物理量的变化。简单来说,就是最后一行的物理量的值与第一行物理量的值相同。如下一个例子:
periodprofile 2 4 1
time u
0 10
1 20
2 30
3 10
也可以使用crank angle代替时间进行变量定义:
exaple
angle temperature
0 300
180 500
360 300
请注意:
使用列表形式的profile,只能使用TUI命令读入到fluent中:
file > read-transient-table
下面提供一个实例:
本次实例采用的场景来自于流体中高速飞行的物体。如子弹、火箭、导弹等。这里只是为了说明profile在动网格运动定义中的应用,因此为了计算方便不考虑高速问题。问题描述如下图所示:
如图所示,1为运动刚体,2为计算域。由于不考虑也没办法考虑刚体的变形,因此在构建面域的时候,将1中的部分通过布尔运算去除。计算域总长度为300mm,其中固体运动最大位移为300-40-30-6mm=224mm。为了防止固体边界与计算域边界发生重叠,我们使运动最大距离为200mm。运动速度v=0.4t,这样可能计算运动完200mm需要的时间为1s。采取5个时间数据点分别为:0,0.25,0.5,0.75,1s,相对应的速度为: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)将计算域离散为网格。
由于三角形网格非常适合于2D动网格,因此本例使用三角形网格。若要使用四边形网格,则需要进行滑移面处理。详细的说明将留待以后网格更新的时候进行。同样的,也不进行边界层处理。
简化问题描述,设定四周为wall壁面,中间区域为rigid wall,在动网格中进行设定。全局网格尺寸为2mm,运动边界网格尺寸1mm,网格单元总数19671,节点总数9832。
(2)启动fluent,读入msh文件
选择2D求解器,勾选双精度选项。检查单位,确保使用的单位为mm。选用瞬态求解器。general中的其它选项采取默认。如下图所示。
(3)选用标准k-e湍流模型,材料使用水。
设定cell zone condition将默认域介质设定为water。由于本例使用全封闭计算域,所有边界类型为wall,所以boundary condition采用默认设置。
(4)读入profile文件
利用file> profile…菜单读入已准备好的profile文件。
(5)激活动网格选项
如下图所示。勾选smoothing、layering、remeshing选项。
各选项的参数设置分别如下图所示。
(6)定义运动区域
定义中间刚体壁面为rigid body,选择运动profile为读入的profile文件movevelocity,设置meshing options中的cell height为1mm。该参数用于网格的分裂与合并。当网格高度大于1.4时进行分裂,小于0.2时合并。预览zone的运动与网格运动。注意在预览网格运动之前保存case文件。
(7)定义其它选项
如动画、节点物理量监测等。
(8)总结
对于类似本例的纯外流场问题,通过都不利用动网格进行计算。主要原因在于:(1)网格发生运动后的质量不好,通常都会低于原始网格质量。(2)动网格计算开销比较大。因为每次网格运动时要计算网格节点的位置。
要例所示的问题,一般使用相对运动的原理:刚体不动,运动的是流动介质。然而在一些特殊的场合(比如火箭发射后的整流罩分离等)则必须使用到动网格。
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