Fluent 动网格+高铁制动盘制动过程仿真(一)

10小时前浏览14

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。因此在设计本案例的教学推文时，本节仅对制动盘的制动过程进行仿真计算教学。待大家掌握动网格、滑移网格两种制动过程的仿真之后，再分别展开热仿真的耦合教学。本案例采用800mm的车轮，600mm的制动盘，以100m/s的速度、5m/s^2的制动加速度为计算工况，展开了相对应的制动过程仿真计算。

1 workbench 设置

本案例具体设置如下图，由于几何较为复杂，因此首先在a中对车轮与制动盘进行了建模，然后分别划分平移运动区域、旋转运动区域和静止域。

2 SCDM 设置

2.1 导入几何

本案例几何结构比较复杂，首先是制动盘区域，具体的几何结构如下图所示，作为旋转域，给予1000mm的圆柱体。具体的几何模型与边界条件如下所示：

其次是平移区域。几何结构如下图所示，该部分比较简单，主要是用于制动过程的模拟。具体的几何模型与边界条件如下所示：

静止域几何结构如下图所示，为长方体流体域。具体的几何模型与边界条件如下所示：

2.2 网格设置

采用Fluent meshing进行网格划分，除去层铺区域，其他区域采用多面体网格划分。具体的网格划分如下图所示：

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：

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，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*(100-5*t)/0.4;    vel[0]=(100-5*t);    vel[1]=0;    vel[2]=0;    }DEFINE_CG_MOTION(lc1, dt, vel, omega, time, dtime){        real t=CURRENT_TIME;    vel[0]=(100-5*t);    vel[1]=0;    vel[2]=0;    }

此处将UDF导入到fluent中，具体设置如下图所示：

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，具体设置如下图：

其中红色框勾选为lc，其余为lc1.

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，流线图如下所示：

对制动过程的云图进行初步绘制，截面速度云图如下所示：

对制动过程的云图进行初步绘制，速度矢量图如下所示：

来源：CFD仿真库

Fluent 内置双向流固耦合FSI 液舱晃荡仿真计算（一）

本案例利用Fluent内置双向流固耦合FSI对液舱晃荡仿真展开了计算，提供了一种更为便捷快速的分析方法，对不同杨氏模量的液舱内部构件进行分析，后续可以通过该案例对不同的双向流固耦合模型展开计算分析。1SCDM设置1.1导入几何本案例根据相关文献，建立了对应的液舱几何模型。H为0.3m，宽度B为0.45m，液舱静止自由液面高度h为0.09m(30%H）：柔性构件的厚度b为0.005m,高度hb为0.045m(50%h），柔性构件距液舱左壁x0为0.25m，液舱的厚度为0.0075m。其中构件底部面命名为wall3，液舱正对部分两个面为wall-fluid1和2。构件对应的两个面为wall1和2。构件其余面为int，其余面为wall。2Fluentmeshing设置2.1网格划分根据几何结构进行对应的网格划分，交界面与柔性构件处要适当加密。3FLUENT设置使用fluent内置的双向流固耦合时不能通过workbench打开fluent！！！3.1General设置与网格导入由于本文考虑了液舱晃荡，因此必须采用瞬态计算，同时为了更为便捷的进行双向流固耦合的动网格计算，此处采用重力加速度模拟晃荡加速度。3.2晃荡加速度设置位移振幅为0.04m、频率为0.92Hz。对位移进行多次求导，即可获得加速度公式，具体公式如下：详情可以参考上篇文章FluentVOF罐体晃动（一）。3.3材料设置由于是对液舱晃荡问题展开仿真，因此需要采用水和空气两种材料，因此需要添加以下材料。柔性构件则直接选择默认铝材料，只需调整杨氏模量即可。3.4模型设置此处需要进一步打开VOF模型。VOF模型相关设置如下图所示。为进行流固耦合计算，需要进一步打开结构模型，具体设置如下：3.5初始化设置此处需要进行动网格设置，首先打开光顺和重构，并进行高级设置。对流固耦合交界面进行耦合设置：整体设置如下：4初始化设置此处对双向流固耦合的另一个面进行耦合设置，并将柔性构件底部边设置为固定边界。具体设置如下图：4.1初始化设置VOF初始化设置一般采用标准初始化，需要对不同的区域展开初始化。分配不同的材料。此处按照几何图对不同区域进行初始化。相关初始化设置如下图。4.2计算设置此处进行的计算设置如下：来源：CFD仿真库