Fluent动网格｜6DOF单摆

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了使用Fluent软件模拟单摆摆动过程的案例。首先，通过DM或SCDM创建几何模型，并进入Static Structural模式获取单摆的质量和转动惯量信息。接着，编写UDF代码定义单摆的SDOF属性，并编译UDF源文件。然后，设置Fluent的General、Models、Materials、计算区域、边界条件、动网格、初始化计算、监测、自动保存和计算迭代等参数。最后，进行迭代计算并查看动画监测结果和力矩监测曲线。

本案例利用Fluent中6DOF模型及网格重构技术模拟流场中的单摆摆动过程。

1 问题描述

• 利用DM或SCDM创建几何模型
• 进入Static Structural模式
• 选择Home → Tools按钮Selection Information，选中图形窗框中的几何模型

• 点击Selection Information面板Selection Information Column Control按钮

• 弹出对话框中选中选项Moment of Inertia，点击OK按钮

• 质量信息如下图所示

• 转动惯量信息如下图所示

#include "udf.h" 
DEFINE_SDOF_PROPERTIES(flap, prop, dt, time, dtime)
{
    prop[SDOF_MASS] = 828.47;
    prop[SDOF_IZZ] = 310.5;
     prop[SDOF_IXX] = 306.36;
     prop[SDOF_IYY] = 4.1328;
     prop[SDOF_IXY] = 0.0;
    prop[SDOF_IYZ] = 0.0;
     prop[SDOF_IXZ] = 0.0;
    prop[SDOF_ZERO_TRANS_X] = TRUE;
    prop[SDOF_ZERO_TRANS_Y] = TRUE;
    prop[SDOF_ZERO_TRANS_Z] = TRUE;
    prop[SDOF_ZERO_ROT_X] = TRUE;
    prop[SDOF_ZERO_ROT_Y] = TRUE;
    prop[SDOF_ZERO_ROT_Z] = FALSE;
    prop[SDOF_LOAD_M_Z] = -9.81 * 0.5 * sin(DT_THETA(dt)[2]) * 828.47;
}

注：最后一行给单摆施加了一个重力产生的力矩。

2 Fluent设置

• 以2D Double Precision启动Fluent
• 读取网格文件flap.msh

2.1 General设置

• 激活Transient选项采用瞬态计算
• 激活Gravity选项，设置重力加速度为Y方向-9.8 m/s2

2.2 Models设置

• 如图所示采用SST k-omega湍流模型

2.3 Materials设置

• 添加介质water-liquid，指定其密度为compressible-liquid

• 采用如图所示的默认参数

注：采用compressible-liquid的目的是为了计算稳定。

2.4 设置计算区域

• 指定计算区域fluid的材料介质为water_liquid

• 指定计算区域fluid-passive的材料介质为water_liquid

2.5 边界条件设置

• 指定入口边界inlet的速度为1 m/s

• 其他边界采用默认设置

2.6 编译UDF

• 如下图所示编译udf源文件sdof_flap.c

2.7 设置动网格

• 激活Dynamic Mesh，选择参数Smoothing及Remeshing
• 激活选项Six DOF及Implicit Update

• 如下图所示设置Remeshing参数

• 设置Six DOF参数，激活选项Write Motion History

• 进入Implicit Update选项，如下图所示设置参数

• 指定边界walls_flap动网格参数

• 指定边界fluid_passive动网格参数

2.8 初始化计算

• 采用如下图所示参数进行初始化计算

2.9 定义监测

• 监测力矩

2.10 自动保存

• 设置自动保存

2.11 计算迭代

• 设置时间步长及时间步数，进行迭代计算

3 计算结果