FLUENT动网格之铺层应用.docx

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FLUENT动网格之铺层应用

FLUENT动网格之铺层应用

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stepbystep的说明软件的设置。

这里涉及的软件包括：

ansysworkbench中的DM模块、ICEMCFD、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。

ICEMCFD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ICEMCFD能识别的格式也是可以的）。

2、划分网格

在ICEMCFD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>savemeshas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>openmesh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mergefiles。

如下图所示。

这样两个网格就组合在一起了。

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Realizablek-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Cellzonecondition，设置材料为水。

并勾选meshmotion使用滑移网格。

5、编写UDF

编写UDF。

程序代码如下：

#include

#include"udf.h"

DEFINE_CG_MOTION（move,dt,cg_vel,cg_omega,time,dtime）

{

    if（time<=6）

       cg_vel[1]=0.001;

    elseif（time<=12）

       cg_vel[1]=-0.001;

    else

       cg_vel[1]=0.0;

}

利用Define>userdefined>functions>compiles编译写好的udf文件，然后load。

6、动网格定义

激活dynamicmesh，如下图所示。

只保留layering（结构网格），设置layering参数如右上图所示。

分裂因子0.4，合并因子0.2，表示当网格拉伸长度为1.4倍理想高度时网格分裂，当网格压缩长度为0.2倍理想高度时网格合并。

设置wall-left与wall-right边界为deforming类型，如左上图所示。

设置wall_bottom为rigidbody类型，如下图所示。

设置理想高度为1mm，如下图所示。

动网格定义完毕后进行case文件的保存。

然后可以进行运动区域与网格运动预览。

7、边界条件设置

主要是进行入口边界与出口边界的设置。

入口类型为速度入口，设置速度如下图所示。

出口类型为outflow，保持默认即可。

8、求解参数设置

这里只是演示动网格，所以求解参数不进行深究，保持默认进行初始化计算。

可以设置动画、自动保存什么的，看需要而定了。

9、求解计算

计算时间步长timestep=0.1s，迭代步数120。

如下图所示。

11、计算结果（速度）