【Fluent案例24】UDF控制风扇（风机）摆动模拟_Fluent_UDF_湍流_控制

【Fluent案例24】UDF控制风扇（风机）摆动模拟

概述

本案例利用ANSYS Fluent中的基于压力的耦合求解器对风扇（风机）摆动进行数值模拟。采用SST k-w湍流模型来捕捉湍流效应。为了模拟这种摆动场景，网格运动方法应用于两个单元区域:一是绕y轴摆动（转动）的基座区域；二是包含在基座区域的旋转扇叶旋转区域。

用户定义函数(UDF)用于控制风扇运动:

扇叶相对于基座的旋转角速度ω恒定，因此其旋转轴是根据扇叶基座的转动施加。

扇叶基座绕y轴转动角速度

在Fluent中区域运动的指定，除了可以采用Profile文件外，还可以利用UDF宏DEFINE_TRANSIENT_PROFILE及DEFINE_ZONE_MOTION。这两个宏均可采用解释及编译形式加载。本案例采用上述两个宏定义运动方程，UDF附在文章最后。

1Fluent求解设置

interface面配对，如下所示。

湍流模型：选择高版本默认SST K-ω模型，如下所示。

编译并加载UDF，如下所示，加载成功。

勾选瞬态求解

指定UDF，fluid-fan流体域指定为区域运动，在Mesh Motion选项卡中，确保rotor在UDF区域运动函数下被选择；fluid-fan-base为壁面旋转运动，在Mesh Motion选项卡，确保omega_osc在旋转速度下被选择，如下所示。

标准初始化

设置监测点，分布在扇叶中心前侧、左侧及右侧0.1m处，如下所示。

监测设置点的压力P1、P2、P3与速度值V1、V2、V3，如下所示。

添加command命令，自动保存动画。

运行计算：时间步数为3000，时间步长为1/3000 s，点击计算，如下所示。

2Fluent后处理结果

压力云图

来源：CFD仿真区

【Fluent案例13】大气污染物扩散数值模拟

概述随着国民经济的高速发展，城市规模日益扩大，城市布局日益复杂，大量高大建筑物的出现势必对空气的流动产生显著影响，进而影响大气污染物的迁移扩散。本案例参考Wang XIN设计的风洞实验来进行CFD模拟，计算模型为与风洞测试段尺寸相似的长方体，具体尺寸为:长3.4m,宽1.9m,高1.2m，烟囱采用内径2mm单管模拟,大气污染物采用乙烷替代,模型建筑物和排放源相对位置、坐标系布置和浓度测量位置见下图。模型、采集位置和坐标系布局图图中参考高度Href=0.1 m，L、W和H分别表示模型建筑物的长、宽和高，本案例L=W=H=0.1m，乙烷烟囱高度为0.5Href=0.05m，距模型建筑物迎风面距离为2Href=0.2m，取H处风速为参考风速U=2.66 m/s。参考文献：Evaluation of CFD Simulation using RANS Turbulence Models for Building Effects on Pollutant Dispersion1几何建模及网格划分几何建模在ANSYS SCDM 中，网格划分在Fluent Meshing中划分多面体网格，并在烟囱以及建筑物尾迹进行网格加密，详细步骤不赘述。2求解设置及后处理瞬态计算，Y负方向重力方向开启SST K-omega湍流模型开启组分输运模型，考虑进口扩散作用及组分扩散过程中引起的焓输运作用添加乙烷，并设置多组分材料设置烟囱入口边界条件设置风洞入口边界条件方法一：UDF速度分布 #include "udf.h" #define Uref 2.66 /* 入口风速分布 */ DEFINE_PROFILE(in_wind_velocity,t,i) { real y, x[ND_ND]; face_t f; begin_f_loop(f,t) { F_CENTROID(x,f,t); y = x[1]; F_PROFILE(f,t,i) = Uref*pow(y/0.1,0.256); } end_f_loop(f,t) } 方法二：表达式其他边界条件：风洞出口采用压力出口条件、侧面和顶部采用对称条件，其他为壁面wall边界初始化，求解计算10s残差曲线坐标点（0、-500、1501）压力监测截面速度分布截面乙烷质量分数分布来源：CFD仿真区