利用FLUENT中EVENT功能實(shí)現(xiàn)計(jì)算過程中邊界類型轉(zhuǎn)換

2017-02-20  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)



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FLUENT的邊界類型大致可分為以下幾種類型:

  • 連通型邊界:連通多個(gè)區(qū)域,如Interface

  • 阻塞型邊界:流體不允許穿越此類邊界,如壁面wall

  • 出入口邊界:如進(jìn)出口邊界

在實(shí)際計(jì)算過程中可能會(huì)存在這樣一種情況:在某些時(shí)候,邊界為出入邊界,而在一些時(shí)間段,該邊界類型變?yōu)?span>wall。比較典型的情況如往復(fù)泵。FLUENT中動(dòng)網(wǎng)格模塊提供了EVENT功能,可以很容易實(shí)現(xiàn)計(jì)算過程中邊界類型轉(zhuǎn)換。

要想使用Event功能,必須采用瞬態(tài)計(jì)算。該功能位于Dynamic Mesh面板中,激活Dynamic Mesh選項(xiàng)后即可激活。如圖1所示。

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圖1

點(diǎn)選【Events】按鈕進(jìn)入Event面板,如圖2所示。

設(shè)置面板中的Number of Events:設(shè)置Event的數(shù)量

On:表示是否激活該Event

Name:給該Event命名

At Times:設(shè)置在何時(shí)激活該Event

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圖2 Event管理面板

點(diǎn)擊【Event】進(jìn)入Event定義對(duì)話框。如圖3所示。

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圖3 Event定義面板

其中Type對(duì)應(yīng)Event的類型。一共包含以下類型,如圖4所示:

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圖4 Event類型

1、Change Zone Type:改變區(qū)域類型

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圖5

主要用于區(qū)域改變,也可以用于邊界類型改變。不過只能將其他類型邊界改為WallInterface邊界。New Zone Type中包括的類型有:wall、Interface、interior、FluidSolid

2、Copy Zone BC:復(fù)制邊界條件

利用此功能可以實(shí)現(xiàn)在某一時(shí)刻變更邊界條件。

利用這一功能也可以實(shí)現(xiàn)邊界改變,不過使用此方法之前,需要定義好所需要的邊界數(shù)值。如圖所示,From Zone為源邊界,To Zone為目標(biāo)邊界。

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圖6

3、Activate Cell Zone:激活計(jì)算區(qū)域

FLUENT可以使某一區(qū)域處于激活或非激活狀態(tài),應(yīng)用此選項(xiàng)可以在某一時(shí)刻激活區(qū)域。非激活的區(qū)域不會(huì)參與計(jì)算。

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圖7

4、Deactivate Cell Zone:關(guān)閉計(jì)算區(qū)域

5、Create Sliding Interface:創(chuàng)建滑移交界面

在某一時(shí)刻創(chuàng)建滑移交界面。

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圖8

6、Delete Sliding Interface:刪除滑移交界面

7、Change Motion Attribute:改變運(yùn)動(dòng)屬性

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圖9

8、Change Time Step Size:改變時(shí)間步長

在特定時(shí)刻修改時(shí)間步長,這一功能也可以通過UDF來實(shí)現(xiàn)。

9Change Under-Relaxation Factors:改變松弛因子

在運(yùn)行過程中改變松弛因子。

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圖10

10、Insert Boundary Zone Layer:增加邊界層數(shù)

11、Remove Boundary Zone Layer:去除邊界層

12、Insert Interior Zone Layer:插入內(nèi)部區(qū)域?qū)訑?shù)

13、Remove Interior Zone Layer:去除內(nèi)部區(qū)域?qū)訑?shù)

14Insert Cell Layer:插入網(wǎng)格層

15、Remove Cell Layer: 刪除網(wǎng)格層

16、Execute Command:在規(guī)定的時(shí)刻運(yùn)行TUI命令

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圖11

17Replace Mesh:在某一時(shí)刻替換網(wǎng)格

可以在規(guī)定的時(shí)刻替換網(wǎng)格,這一思路與CFX中的多構(gòu)型是相同的。

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圖12


接下來以一個(gè)相對(duì)簡單的例子來說明如何利用Event功能實(shí)現(xiàn)計(jì)算中邊界類型的更改。

1、問題描述

本例只為演示操作方法,因此選用的幾何模型較為簡單,復(fù)雜的模型操作方式完全相同。本例計(jì)算幾何模型如圖1所示。圖中尺寸:H2=70mm,H3=35mm,H6=5mm,H6=5mm,H8=90mm,V1=25mm,V4=10mm,V5=10mm。

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圖1 幾何模型

邊界命名如圖2所示。

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圖2 主要邊界

計(jì)算與左側(cè)為入口邊界inlet,采用速度入口,v=2m/s

Top邊界與bottom邊界為出口或壁面邊界,在計(jì)算過程中進(jìn)行切換。

其它所有邊界為光滑無滑移壁面邊界。

邊界條件:分時(shí)段,在0~5s內(nèi),topdown均為靜壓為0的壓力出口;5內(nèi),將bottom邊界轉(zhuǎn)換為wall邊界;10s時(shí),先將bottom轉(zhuǎn)換為pressure-outlet邊界,然后換top邊界為wall類型;15s時(shí),將top邊界拷貝為bottom邊界。

2、計(jì)算網(wǎng)格

演示計(jì)算,并未對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行額外的加密處理,在mesh中劃分映射網(wǎng)格,如圖3所示。

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圖3 網(wǎng)格模型

3、計(jì)算模型

常規(guī)流動(dòng)計(jì)算,計(jì)算模型設(shè)置包括:

瞬態(tài)計(jì)算,Realizable k-e湍流模型,壁面處理采用Enhanced wall Treatment,工作介質(zhì)采用默認(rèn)的water。先定義初始邊界條件,入口速度v=2m/s,topdown均為壓力出口。

4、定義Event

Dynamic Mesh中激活Event定義面板。

(1)在5s時(shí),將出口邊界bottom改為wall,如圖4所示。

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圖4

(2)10s時(shí),將bottom邊界轉(zhuǎn)換為pressure outlet類型。在10.001s時(shí),將top類型改變?yōu)?span>wall。這里使用TUI Command實(shí)現(xiàn)。

define/boundary-conditions/zone-type bottom pressure-outlet

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圖5

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圖6

(3)15s時(shí),再將top邊界轉(zhuǎn)換為pressure outlet,即壓力出口邊界

使用TUI Command實(shí)現(xiàn):

define/boundary-conditions/zone-type top pressure-outlet

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圖7

所有Event定義完畢后,面板如圖所示。

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圖8

5、其它操作

可以定義檢測變量、動(dòng)畫等,這里不再贅述。

定義計(jì)算時(shí)間步數(shù)200,時(shí)間步長0.1s,共計(jì)算時(shí)間為20s。




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