FLUENT动网格系列：复合动网格

2013-12-20 15:16| 发布者: liyiw| 查看: 5264| 评论: 0|来自: 转自流沙新浪博客 By研发埠专家：胡坤

摘要: 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...

转自流沙新浪博客

By研发埠专家：胡坤

个人主页：http://www.yanfabu.com/ap/uc/Perpeople/index/memberId/783/type/1

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。

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。

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。

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。