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Fluent仿真案例-通过UDF定义多孔塞流动(文末有UDF文件)

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在实际的工程计算中经常会遇到如:土壤,海绵,岩石,过滤器,滤网这一类的问题计算。


对于这一类介质的计算来说,其几何空隙非常多,建立真实的几何非常麻烦,且会产生非常多的网格,工作量和计算量都非常大。因此,可以简化为多孔介质进行计算。


多孔介质模型可以应用于很多问题,如通过充满介质的流动、通过过滤纸、穿孔圆盘、流量分配器以及管道堆的流动。当你使用这一模型时,你就定义了一个具有多孔介质的单元区域,而且流动的压力损失由多孔介质的动量方程中所输入的内容来决定。通过介质的热传导问题也可以得到描述,它服从介质和流体流动之间的热平衡假设,具体内容可以参考多孔介质中能量方程的处理一节。


多孔介质的一维化简模型,被称为多孔跳跃,可用于模拟具有已知速度/压降特征的薄膜。多孔跳跃模型应用于表面区域而不是单元区域,并且在尽可能的情况下被使用(而不是完全的多孔介质模型),这是因为它具有更好的鲁棒性,并具有更好的收敛性。详细内容请参阅多孔跳跃边界条件。


利用用户定义函数(UDF)在二维通道流中与位置相关的多孔塞的建模,仿真对象示意图如下。
         
该区域被分为两个流体区。在流体-2单元区,使用UDF为每个单元包含一个x动量源项。这个源项模拟了多孔塞对x方向流动的影响,如下,其中C = 100是一个模型常数。使用DEFINE_SOURCE宏添加方程源项。
ANSYS Fluent的有限体积求解器期望源项按照以下约定进行线性化:

一、导入网格

打开2DFluent界面,导入网格。

二、物理模型

湍流模型选择k-epsilon (2eqn)。
Compile UDF文件。User Defined → User Defined → Functions → Compiled...选择文件porous_plug.c,然后点击 Build按钮,再点击Load按钮。

三、cell zone设置

带fluid-2计算域,勾选Source Terms
 X Momentum 中选择udf xmom_source::libudf。

三、边界条件

velocity-inlet-1边界设置速度大小为1m/s。
outlet-1边界Gauge Pressure设置为0。
四、计算
迭代计算100步,收敛如下

五、结果可视化

压力分布云图如下。
速度分布如下。

六、UDF

UDF文件如下。
          


来源:CFD饭圈
Fluent多孔介质UDF湍流UGUMANSYS管道
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首次发布时间:2024-09-08
最近编辑:1月前
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