Fluent 滑移网格+高铁制动盘制动过程散热仿真(一)

CFD仿真库

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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、滑移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。上一节已经展开了动网格制动盘散热过程的教学，因此本节展开滑移网格的耦合教学。

1 workbench 设置

本案例分为三个模块，其中分别是滑移网格运动区域，固体结构和外部静止域。

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：

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，需要打开能力方程，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，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*(100-5*t)/0.4;    }DEFINE_PROFILE(heatersource, thread, position) {    face_t f;              real x[3];             real eff = 0.8;       real u = 0.3;         real F = 15000;        real s = 0.03;     real w;                real v = 100;      real a = -5;         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] ;         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：

3.7 边界条件设置

需要对速度入口和热源温度进行设置，具体设置如下图：

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

该部分和动网格得到的结果基本一致，因此就不在展示了。

来源：CFD仿真库

Fluent VOF罐体晃动（一）

本案例利用Fluent中的VOF模型，对罐体晃动问题进行了仿真计算。在罐体晃动问题中，一般需要定义区域速度。目前常用的定义方法有UDF与Fluent命名表达式两种。本文主要对Flunet命名表达式的方法进行仿真计算。采用该方法的优点是可以将罐体晃动进行参数化计算，这一部分以后再讲。1FLUENT设置1.1导入网格网格由SpaceClaim软件生成的结构化网格。1.2General设置由于是晃动问题，此处设置为瞬态计算1.3材料定义因案例只进行简单模拟，此处添加材料为water。实际情况中要根据具体材料来设置。1.4模型设置采用k-wSST湍流模型，并开启VOF多相流模型。VOF模型设置如下，并开启表面张力，水的表面张力系数定义为常数0.072。1.5网格标记本案例中，水与空气在罐体中各占一半。因此将罐体下半部分网格进行标记。1.6初始化设置进行初始化，相2的体积分数设置为0。进行局部初始化，将罐体赋予水相。进行后处理云图设置，若如图所示，可发现存在多相情况，即初始化过程正确，可进一步计算，否则重新进行初始化。2定义命名表达式进行位移振幅设置，命名为Am，定义为0.2m。设置振动频率，命名为f，定义为5Hz。通过上述公式进行速度幅值计算：对晃动速度进行计算：3罐体运动设置双击打开流体域设置，打开MeshMotion功能，由于罐体在x方向上晃动，因此选择x方向，点击vel，将晃动速度赋予罐体内部流体。