仿真笔记——Fluent动网格技术之铺层应用

本例中的⽹格运动如上图所⽰。复合了区域运动与边界运动。

在FLUENT动⽹格技术中，刚体只能运动⽽不能变形，变形体只能变形⽽不能做刚体运动。⽽对于上图中的运动情况，仔细观察可以发现，下部的两条边既存在变形且有刚体运动。因此需要进⾏特别处理。

处理⽅案1：创建两个计算域，上⽅为静⽌域，下⽅为运动域。在进⾏区域设置⾯板中设置动域的运动速度。设定运动域中各边界的运动⽅式，与常规的动⽹格设定⽅式相同。（此处利⽤的是滑移⽹格）

处理⽅案2：仍然是创建两个区域，但是下⽅的运动区域使⽤动⽹格⽅法规定其运动。设定整个区域的运动速度。

⽐较：两种⽅式建模⽅式相同，⼯作原理⼤同⼩异，不同的只是区域运动的设置⽅式。

下⾯step by step的说明软件的设置。这⾥涉及的软件包括：ansys workbench 中的DM模块、ICEM CFD、FLUENT。之所以使⽤DM建模，是考虑到需要创建interface分界⾯，可以使⽤任何⼀款CAD软件创建模型，GAMBIT也可。ICEM CFD ⽤于⽹格划分，FLUENT⽤于动⽹格设置及计算。

各部分尺⼨：

v1=25,h3=50,h2=120,h4=20,v5=10,h11=80,h10=12,v9=16，单位为mm。

如上图所⽰，⼏何区域分为两个：zone1与zone2。各区域的边界名称为：（1）zone1：左侧速度⼊⼝，v=0.005m/s，右侧边界为⾃由出流outflow，下⽅边界interface_top为interface边界，其它边界类型为wall，命名为walls.

（2）zone2：上部边界类型为interface，命名为interface_bottom，其它三个边界类型为wall，左侧边界为wall_left，右侧边界wall_right，下⽅边界wall_bottom在DM中建好模型后，分开导出⼏何⽂件，共导出两个⽂件zone1.x_t，zone2.x_t（我习惯导出x_t格式，其它ICEM CFD能识别的格式也是可以的）。

在ICEM CFD中先导⼊zone1.x_t⽂件，进⾏⽹格划分。注意在划分⽹格之前做好part。若是进⾏⼆维块结构⽹格划分，则需要确保边关联完全。即每⼀条边都必须有edge与之关联，否则导⼊到fluent中会报错。本例⼏何简单，因此采⽤块结构⽹格进⾏划分。分限块⽣成⽹格后，利⽤菜单file > mesh > save mesh as保存⽹格top.uns，⽹格⽂件的扩展名为uns。此时不需导出msh⽂件。

接着导⼊zone2.x_t⽂件，同样的步骤⽣成⽹格bottom.uns。

关闭⼯程，利⽤菜单file > mesh > open mesh打开刚才⽣成的两个⽂件：top.uns与bottom.uns，这时会有对话框提⽰是否合并，应该选择 merge files。如下图所⽰。这样两个⽹格就组合在⼀起了。

接下来导出msh⽹格⽂件⾄FLUENT中。

⽹格⽂件⽣成后，选⽤2D求解器，打开FLUENT导⼊上⼀步⽣成的msh⽂件。

进⾏scale操作，确保模型尺度为mm。

使⽤瞬态求解器，勾选transient选项。选择Realizable k-epsilon湍流模型，采⽤增强壁⾯函数。

设置zone2的运动速度为X反⽅向，vx=-0,005m/s，如下图所⽰。设置Cell zone condition，设置材料为⽔。并勾选meshmotion使⽤滑移⽹格。

编写UDF。程序代码如下：

#include#include "udf.h"DEFINE_CG_MOTION(move,dt,cg_vel,cg_omega,time,dtime) {if(time<=6)cg_vel[1]=0.001;else if(time<=12)cg_vel[1]=-0.001;elsecg_vel[1]=0.0;}

利⽤Define > user defined > functions > compiles编译写好的udf⽂件，然后load。

激活dynamic mesh，如下图所⽰。

只保留layering（结构⽹格），设置layering参数如右上图所⽰。分裂因⼦0.4，合并因⼦0.2，表⽰当⽹格拉伸长度为1.4倍理想⾼度时⽹格分裂，当⽹格压缩长度为0.2倍理想⾼度时⽹格合并。

设置wall-left与wall-right边界为deforming类型，如左上图所⽰。设置wall_bottom为rigidbody类型，如下图所⽰。

设置理想⾼度为1mm，如下图所⽰。

动⽹格定义完毕后进⾏case⽂件的保存。然后可以进⾏运动区域与⽹格运动预览。

主要是进⾏⼊⼝边界与出⼝边界的设置。⼊⼝类型为速度⼊⼝，设置速度如下图所⽰。

出⼝类型为outflow，保持默认即可。

这⾥只是演⽰动⽹格，所以求解参数不进⾏深究，保持默认进⾏初始化计算。可以设置动画、⾃动保存什么的，看需要⽽定了。

计算时间步长time step=0.1s，迭代步数120。如下图所⽰。