FLUENT动网格之杯子倒水.docx

FLUENT动网格之杯子倒水本次使用的是滑移网格，动网格实现以后再讨论。要实现的运动如下图所示。杯子中装满水，现在以速度1rad/s延续1s钟使杯子倾斜1rad，观察5s钟内水的变化情况。本例可以用滑移网格或动网格实现，但是使用滑移网格能够保持较好的网格质量。本例使用滑移网格。FLUENT中的滑移网格可以最大限度的代替动网格，尤其对于一些分界面确定的计算模型。滑移网格可以用于瞬态模拟中（其它如MRF,SRF,MP则很少用于瞬态模拟中）。本例涉及到的内容包括：（1）分界面几何模型的建立。涉及到多几何体的创建。在workbench的DM模块中很容易解决此类问题。但是如果要在ICEM CFD中创建网格的话，则需要进行一些特别的处理。主要是各部分模型网格的组装问题。（2）区域运动的指定。在本例中主要是指定运动区域的旋转速度。需要注意的是旋转中心与旋转方向的设定。（3）多相流的使用。本例中使用的是VOF模型。1、几何模型本例的几何模型如下图所示。尺寸是随便定的。如图所示，计算模型分为三个区域，1、2、3分别对应名称为braket、zone与cup，如前所述，区域zone与cup为运动区域，运动方式用UDF进行定义。2、边界类型一共有两对interface，分别位于zone区域与cup区域，zone区域与braket区域。如下图所示。braket区域的左侧、右侧及下方边界均为wall类型，上方边界为pressure_outlet类型，内部边界为interface类型。cup区域左、右、下侧边界为wall类型，上方边界为interface类型。在mesh interface中设置interface对，一共是两对。最终组合后的网格如下图所示。3、求解参数设置导入模型后，在scale面板中进行必要的scale操作以使模型尺度满足要求。在general面板中设置使用瞬态模拟，并设置重力加速度。选择RNG K-Epsilon湍流模型。设置多相流模型为VOF模型，如右下图所示。4、添加材料在材料数据库中添加水至当前材料中。设置空气为主相，水为第二相。VOF中主相与第二相的设置并没太多的限制，但是一般将需进行patch的相设置为第二相，或者将含量较少的相设置为第二相。当然没有明确的规定。设置水-空气的表面张力系数为0.07。5、区域运动UDF这里使用宏DEFINE_TRANSIENT_PROFILE宏，设置当时间小于1s时，旋转速度1rad/s，其它时间保持静止。编译此UDF文件。代码如下：#include udf.hDEFINE_TRANSIENT_PROFILE(rotation_rate_ramp,time)real rotation_rate = 0;if(time = 1)rotation_rate = 1.0;elserotation_rate = 0.0;return rotation_rate;6、区域设置主要设置区域cup与zone的运动。FLUENT中区域默认为静止。以区域cup为例，设置运动如下图所示：zone区域设置与此完全相同。7、边界条件需要特别说明的是，属于某区域的wall需要设置相对速度，与区域的相对速度为0。主要是针对区域cup与zone。设置braket区域中的pressure_outlet边界静压为0，并设定湍流条件。8、求解器控制参数采用默认。9、初始化选择all zone进行初始化。patch区域cup