首页/文章/ 详情

Fluent仿真案例-通过UDF定义多孔塞流动(文末有UDF文件)

1月前浏览1362



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
著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2024-09-08
最近编辑:1月前
CFD饭圈
硕士 分享CFD文章,感谢关注
获赞 27粉丝 27文章 378课程 0
点赞
收藏
作者推荐

Particleworks案例17-活塞油冷

本教程演示了如何用油嘴冷却活塞。 一、创建新项目 1.在工具栏中,单击CreateProject.2.在CreateProject窗口,输入piston_oil_jet作为项目名称。3.单击OK按钮,以关闭窗口。4.在Projects窗口,展开project然后双击scene节点,以打开场景。 二、创建对象 几何文件: 1.在Outline窗口,单击Importpolygonfiles.2.在文件对话框中,选择以下要导入的几何图形文件:•cylinder.stl•piston.stl•conrod.stl3.单击FitView .4.在Outline窗口,选择Input>cylinder.stl和piston.stl.5.在Properties窗口,设置Appearance>Alpha为0.2这样内部的油就可以看到了。6.在Outline窗口,选择Input>piston.stl7.在Properties窗口,找到Transform的部分,并输入以下值:•Location:(0,0,-170.38)8.在Outline窗口,选择Input>conrod.stl.9.在Properties窗口,找到Transform的部分,并输入以下值:•Location:(0,0,-45)•Center:(0,0,45)入口: 1.在Outline窗口,单击Createaninflow按钮,然后选择Circle.2.在Properties窗口,找到Transform的部分,并输入以下值:•Location:(30,-9.3,65.7)•Rotation:(0,0,0)•Width[mm]:1•Height[mm]:1模拟域: 1.在Outline窗口,选择Input>domain.2.在Properties请在窗口中输入以下值:•Domain>UpperLimit:(55,65, 215)•Domain>LowerLimit:(-55,-70,-65) 三、创建物理属性 1.在Outline窗口,单击Managephysicalproperties2.在Physicalpropertymanager窗口中,单击加号按钮+以添加一个新的物理属性.3.选择类型Fluid从弹出菜单.4.输入以下参数:•Density [kg/m3]:800•Thermalconductivity[W/mK]:0.1•Specificheat[J/kgK]:2000•Kinematicviscosity[m2/s]:1.0e-5•Surfacetensioncoefficient[N/m]:0.035.单击+以添加其他类型Polygon.使用默认参数。6.添加另一种类型Polygon_1.7.输入以下参数:•ThermalBoundary:Calc •Density [kg/m3]:8000•Thermalconductivity[W/mK]:80•Specificheat[J/kgK]:4508.单击OK按钮关闭Physicalpropertymanager.9.在Outline窗口,选择每个节点。在Properties窗口,定位PhysicalProperty在中分配类型 Type 列举如下.•cylinder.stl:Polygon•conrod.stl:Polygon•piston.stl:Polygon_1•inflow:Fluid 四、设置流入参数 1.在Outline窗口,选择Input>inflow2.在Properties窗口,找到Details的部分,并输入以下值:•EmitMode:Volumetricflowrate •EmitRate[liter]:0.006666•UpperLimit[liter]:1000•Initialtemperature[°C]:80•SprayAngle[°]:5 五、设置实体单元格 1.在Outline窗口,选择Input>piston.stl.2.在Properties窗口,设置Details>InitialTemperature[°C]为140. 六、创建动画 Keyframe 1.在 Outline 窗口,单击 Create misc.按钮,然后单击 Group 按钮以同样的方式,创建另一个组。2.在Outline窗口,选择Input>group.3.在KeyFrames窗口,设置Key:Location.0.4.单击Switchkeyframe/script按钮,将输入模式从关键帧切换到脚本.5.在文本区域中输入以下文本:6.在窗口的右下角,有一条消息(OK/Error)显示取决于焦点从文本区域移动时是否成功设置文本。7.以同样的方式,将以下脚本设置为Location.2.8.在Outline窗口,选择Input>group_1.9.在KeyFrames窗口,设置Key:Location.2.10.单击Switchkeyframe/script按钮将输入模式从关键帧切换到脚本模式。11.在文本区域中输入以下文本12.在Outline窗口,选择Input>conrod.stl13.在KeyFrames窗口,设置Key为Rotation.14.设置Rotation为Axisrotation(vector).15.设置Type为Angle.16.设置Axis(vector)为(0,1, 0).17.单击Switchkeyframe/script按钮,将输入模式从关键帧切换到脚本。18.在文本区域中输入以下文本: 连杆 1.在Outline窗口,选择Input>conrod.stl.2.拖拉conrod.stl到group设置其父级。或者,在Properties窗口,设置Transform>Parent为group.Piston 1.在Outline窗口,选择Input>piston.stl.2.拖拉piston.stl 到group_1 设置其父级。或者,在 Properties 窗口,设置 Trans- form > Parent 为group_1. 七、设置模拟参数 1.在工具栏中,单击Settings.2.在Basics部分中输入以下参数,然后单击Next:•Unit>Length:mm•Unit>Volume:liter •Preprocess>ParticleSize[mm]:0.8•Preprocess>AutoGridInterval:Uncheck •Preprocess>GridInterval[mm]:0.8•Gravity[m/s2]:(0,0,0)3.在MPS部分中输入以下参数,然后单击Next:•Pressure>Type:Explicit •Pressure>SpeedofSound[m/s]:10•Viscosity>Type: Explicit•SurfaceTension>Type:Potential•SurfaceTension>OnlyInteractNearestDF:Enable•Thermal>Type:Thermal•ConjugateHeatTransfer>Type:HTC•ConjugateHeatTransfer>TypeforThermalConduction:Implicit4.在Simulation中输入以下参数•Time>FinishTime[s]:0.1•Time>Initialdt[s]:8e-6•Output>FileOutputIntervalTime[s]:0.001•Output>HeatBalanceOutputIntervalTime[s]:0.001 八、运行模拟 1.单击“运行”对话框中的“执行”部分。如果“运行”对话框已关闭,请单击“运行”。 九、可视化结果 要检查实体单元的温度,请使用在Player.1.在ColorMap窗口,定位Field,并选择Temperature.2.在范围:部分中,输入139为最小值,输入140为最大值。3.在Outline窗口,选择Result>piston.4.在Properties窗口,设置Appearance>TypetoCrossSection.5.在Properties窗口,设置Appearance>ZPlaneLocation为10.6.在Player窗口,单击Playforward按下一个按钮来播放动画.7.下图分别为0.04s和0.08s的温度分布云图。 来源:CFD饭圈

未登录
还没有评论
课程
培训
服务
行家
VIP会员 学习 福利任务 兑换礼品
下载APP
联系我们
帮助与反馈