Fluent 动网格+高铁制动盘制动过程散热仿真(一)

CFD仿真库

25天前浏览986

本案例对高铁紧急制动时的制动盘温度场和速度场进行了仿真计算。由于涉及到传热、动网格之类的仿真计算，整个计算流程与计算模型十分复杂繁琐。上一节已经展开了制动过程的教学，因此本节展开热仿真的耦合教学。

1 workbench 设置

与Fluent 动网格+高铁制动盘制动过程仿真(一)相比，增加了一个模块，是用来划分固体域网格。

2 SCDM 设置

2.1 导入几何

与Fluent 动网格+高铁制动盘制动过程仿真(一)一致，因此不做过多阐述：

固体域区域需要注意，各部分命名如下图：

2.2 网格设置

采用Fluent meshing进行网格划分，增加固体域网格划分，不做过多阐述：

采用Fluent meshing进行网格划分，层铺区域采用四面体网格划分。具体的网格划分如下图所示：

网格划分情况可以参考Fluent meshing 层铺动网格划分教程（一）

3 FLUENT 设置

3.1 General设置与网格导入

首先导入网格，由于是三部分网格，因此需要通过附加case的方式，将其余两部分网格导入，然后勾选稳态计算，具体设置如下图所示。

3.2 材料设置

此处对材料进行设置，采用air作为流体计算材料，具体设置如下图所示：

采用铸铁作为固体计算材料，具体设置如下图所示：

3.3 模型设置

此处选择模型进行相关计算，具体设置如下图所示：

3.4 UDF设置

此处对刹车盘运动的udf进行编写，lc为旋转域所需udf，lc1为平移域所需udf，heatersource为刹车盘的热通量，具体设置如下图所示：

#include "udf.h"#include "mem.h"#include "dynamesh_tools.h"DEFINE_CG_MOTION(lc, dt, vel, omega, time, dtime){        real t=CURRENT_TIME;    omega[0]=0;    omega[1]=0;    omega[2]=-1*(100-t)/0.4;    vel[0]=(100-t);    vel[1]=0;    vel[2]=0;    }DEFINE_CG_MOTION(lc1, dt, vel, omega, time, dtime){        real t=CURRENT_TIME;    vel[0]=(100-t);    vel[1]=0;    vel[2]=0;    }DEFINE_PROFILE(heatersource, thread, position) {    face_t f;              real x[3];             real eff = 0.85;       real u = 0.3;         real F = 20000;        real s = 0.02;     real w;                real v = 100;      real a = -1;         w = 60 * 3.14 / 180.0;      real tan_w = tan(w);    begin_f_loop(f, thread)      {        F_CENTROID(x, f, thread);         real t = CURRENT_TIME;              real temp_x0 = x[0] - (v * t + 0.5 * a * t * t);         real r = sqrt(temp_x0 * temp_x0 + x[1] * x[1]);            if (r > 0.15 && r < 0.3) {            ;        }        else        {            r=0;        }        real A = temp_x0 * tan_w - x[1];        if (A >= 0.0 && x[1] >= 0.0) {            F_PROFILE( f, thread, position) =                 (eff * F * u * (v + a * t) / 0.4) * (r  / s);        } else {            F_PROFILE( f, thread,position) = 0.0;        }    }    end_f_loop(f, thread);}

此处将UDF导入到fluent中，相关设置与Fluent 动网格+高铁制动盘制动过程仿真(一)一致，固体域所有网格选择lc的udf。

3.5 interface设置

由于是多个域组成，因此需要通过interface将各个区域连接起来，具体设置如下图：

3.6 动网格设置

本案例最重要的便是动网格的设置，增加了固体域的动网格设置，具体设置如下图：

热通量设置如下：

3.7 初始化设置

首先进行标准初始化设置，具体设置如下图：

3.8 计算设置

此处进行的计算设置如下：

4 后处理结果

4.1 后处理结果

对制动过程的云图进行初步绘制，截面速度云图如下所示：

来源：CFD仿真库

基础教程 | Workbench 工作流介绍

由于后台和留言中，总是有读者询问Workbench的使用，因此本文将对workbench的基本使用展开简单介绍。1打开workbench平台双击打开Workbench，出现如下图所示界面：左侧为工具箱（共有分析系统、组件系统、定制系统、设计系统和ACT五个方面）、右侧为项目原理图。主要使用的是分析系统与组件系统。2导入与保存文件点击文件，选择保存，即可保存相关的workbench项目，可以发现保存后的文件为wbpj文件与相对应的文件夹。若要发送或者移动到其他位置，只需要保证两个文件同时移动，即可通过文件—打开，找到对应的wbpj文件进行读取与使用。3新建项目与计算在工具栏处选择想要进行的仿真分析系统，鼠标左键长按往项目原理图处拖拽至绿色框中。当相对应的分析模块被拖拽到右侧后，在第一行处选择直接打开或者邮件右键选择导入其他几何模型，便可展开后续的仿真计算。有时，分析系统内的相关模块并不能有效的进行想要进行的分析，则可以选择组件系统内的相关软件模块自行组合。若要在两个模块间进行链接，则鼠标左键长按a模块中准备与其他模块相链接的部分，拉拽到其他模块的绿框中。待出现紫色链接线，则代表链接成功。通过上述方法，便可成功与其他文章中的案例操作联系起来，进行fluent的相关仿真计算。来源：CFD仿真库