利用FLUENT中EVENT功能实现计算过程中边界类型转换

2017-02-20  by:CAE仿真在线  来源:互联网



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FLUENT的边界类型大致可分为以下几种类型:

  • 连通型边界:连通多个区域,如Interface

  • 阻塞型边界:流体不允许穿越此类边界,如壁面wall

  • 出入口边界:如进出口边界

在实际计算过程中可能会存在这样一种情况:在某些时候,边界为出入边界,而在一些时间段,该边界类型变为wall。比较典型的情况如往复泵。FLUENT中动网格模块提供了EVENT功能,可以很容易实现计算过程中边界类型转换。

要想使用Event功能,必须采用瞬态计算。该功能位于Dynamic Mesh面板中,激活Dynamic Mesh选项后即可激活。如图1所示。

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图1

点选【Events】按钮进入Event面板,如图2所示。

设置面板中的Number of Events:设置Event的数量

On:表示是否激活该Event

Name:给该Event命名

At Times:设置在何时激活该Event

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图2 Event管理面板

点击【Event】进入Event定义对话框。如图3所示。

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图3 Event定义面板

其中Type对应Event的类型。一共包含以下类型,如图4所示:

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图4 Event类型

1Change Zone Type:改变区域类型

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图5

主要用于区域改变,也可以用于边界类型改变。不过只能将其他类型边界改为WallInterface边界。New Zone Type中包括的类型有:wallInterfaceinteriorFluidSolid

2、Copy Zone BC:复制边界条件

利用此功能可以实现在某一时刻变更边界条件。

利用这一功能也可以实现边界改变,不过使用此方法之前,需要定义好所需要的边界数值。如图所示,From Zone为源边界,To Zone为目标边界。

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图6

3Activate Cell Zone:激活计算区域

FLUENT可以使某一区域处于激活或非激活状态,应用此选项可以在某一时刻激活区域。非激活的区域不会参与计算。

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图7

4Deactivate Cell Zone:关闭计算区域

5、Create Sliding Interface:创建滑移交界面

在某一时刻创建滑移交界面。

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图8

6Delete Sliding Interface:删除滑移交界面

7Change Motion Attribute:改变运动属性

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图9

8Change Time Step Size:改变时间步长

在特定时刻修改时间步长,这一功能也可以通过UDF来实现。

9Change Under-Relaxation Factors:改变松弛因子

在运行过程中改变松弛因子。

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图10

10Insert Boundary Zone Layer:增加边界层数

11Remove Boundary Zone Layer:去除边界层

12Insert Interior Zone Layer:插入内部区域层数

13Remove Interior Zone Layer:去除内部区域层数

14Insert Cell Layer:插入网格层

15Remove Cell Layer: 删除网格层

16Execute Command:在规定的时刻运行TUI命令

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图11

17Replace Mesh:在某一时刻替换网格

可以在规定的时刻替换网格,这一思路与CFX中的多构型是相同的。

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图12


接下来以一个相对简单的例子来说明如何利用Event功能实现计算中边界类型的更改。

1、问题描述

本例只为演示操作方法,因此选用的几何模型较为简单,复杂的模型操作方式完全相同。本例计算几何模型如图1所示。图中尺寸:H2=70mm,H3=35mm,H6=5mm,H6=5mm,H8=90mm,V1=25mm,V4=10mm,V5=10mm

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图1 几何模型

边界命名如图2所示。

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图2 主要边界

计算与左侧为入口边界inlet,采用速度入口,v=2m/s

Top边界与bottom边界为出口或壁面边界,在计算过程中进行切换。

其它所有边界为光滑无滑移壁面边界。

边界条件:分时段,在0~5s内,topdown均为静压为0的压力出口;5内,将bottom边界转换为wall边界;10s时,先将bottom转换为pressure-outlet边界,然后换top边界为wall类型;15s时,将top边界拷贝为bottom边界。

2、计算网格

演示计算,并未对网格进行额外的加密处理,在mesh中划分映射网格,如图3所示。

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图3 网格模型

3、计算模型

常规流动计算,计算模型设置包括:

瞬态计算,Realizable k-e湍流模型,壁面处理采用Enhanced wall Treatment,工作介质采用默认的water。先定义初始边界条件,入口速度v=2m/s,topdown均为压力出口。

4、定义Event

Dynamic Mesh中激活Event定义面板。

(1)在5s时,将出口边界bottom改为wall,如图4所示。

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图4

(2)10s时,将bottom边界转换为pressure outlet类型。在10.001s时,将top类型改变为wall。这里使用TUI Command实现。

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

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图5

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图6

(3)15s时,再将top边界转换为pressure outlet,即压力出口边界

使用TUI Command实现:

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

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图7

所有Event定义完毕后,面板如图所示。

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图8

5、其它操作

可以定义检测变量、动画等,这里不再赘述。

定义计算时间步数200,时间步长0.1s,共计算时间为20s




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