Fluent动网格【2】：Profile文件【转发】

2017-07-05  by:CAE仿真在线  来源:互联网

动网格中一个重要任务是部件运动方式的指定。在动网格中指定部件的运动,往往将部件的运动方式指定为其加速度、速度或位移与时间的相关关系,本文主要讲述如何在Fluent中利用瞬态Profile文件指定部件的运动方式。

在Fluent中指定部件运动主要有两种方式:Profile与UDF宏。当运动方程已知时,利用UDF宏指定运动非常方便,然而当需要指定的运动并无任何函数关系时(比如说通过传感器监测得到的速度-时间、加速度-时间曲线),此时利用Profile文件进行运动表述则较为方便。

Profile文件有三种表述方式:

• 标准形式

• 表格形式

• CSV格式

需要注意的是:在Fluent中的Profile文件所指定的边界运动均是与时间相关的。只有在动网格中指定了in-cylinder方法时,profile文件才可以指定为角度的函数。关于in-cylinder方法,我们在后面再进行详细描述。

标准瞬态Profile文件

标准瞬态Profile文件可表述为以下格式:

((profile-name transient n periodic?) (field_name_1 a1 a2 a3 ... an) (field_name_2 b1 b2 b3 ... bn) . . . (field_name_r r1 r2 r3 ... rn) )

文件中:

• profile-name:自定义的 profile名,必须全部为小写字母,且要求小于64个字符

• field_name:各种场变量,但必须有一行time,且时间变量数据为升序排列

• transient:为瞬态profile关键字,需要保留

• n:每一个场变量拥有的数据个数

• periodic?:表示是否使用时间周期profile,若为1则使用周期,写0或省略则表示不使用周期。

一个典型的Profile文件示例:

((sampleprofile transient 3 0) (time 1 2 3 ) (u 10 20 30 ) )

标准Profile注意的问题:

• profile中所有的物理量均需要使用国际单位制,软件并不会进行转换

• 必须有一行为time,可以是任意一行。但如果采用in-cylinder方法,则必须有一行为angle

• profile名必须为小写字母,且不能包含有空格或其他标点符号

• 标准形式Profile文件可以通过菜单File →Read →Profile…读取

表格形式瞬态Profile文件

表格形式的profile文件与标准形式类似,表述为以下形式:

profile-name n_field n_data periodic? field-1 field-2 ... field-n_field v-1-1 v-2-1 ... v-n_field-1 v-1-2 v-2-2 ... v-n_field-2. . . . v-1-n_data v-2-n_data ... v-n_field-n_data

一个典型示例:

sampletabprofile 2 3 0 time u 2 3 0 1 10 2 20 3 30

表格形式profile文件需要注意的问题:

• profile中所有的物理量均需要使用国际单位制,软件并不会进行转换

• 第一个field_name必须为time。但如果采用in-cylinder方法,则必须为angle

• profile名必须为小写字母,且不能包含有空格或其他标点符号

• 标准形式Profile文件可以通过TUI命令file →read-transient-table读取

CSV格式瞬态文件

CSV文件是以逗号隔开的数据文件,可以使用excel打开。

在描述运动过程时,通常采用瞬态csv文件。

瞬态CSV文件形式如下:

[Name] transient-temperature [Data] time,temperature 1.1,300 1.2,350 1.3,400

文件可以采用文本文件编辑,保存后修改文件扩展名为CSV。

上例中的Name与Data是关键字,不可修改。

time和terperature为变量名,分别为时间和温度。数据列表采用逗号隔开。

注意:标准形式Profile文件可以通过菜单File →Read →Profile…读取。

profile文件中的物理量

能用profile表示的物理量很多,在动网格中常用的如:表示位置的变量x,y,z;表示速度的变量v_x,v_y,v_z;表示角速度的变量omega_x,omega_y,omega_z;表示时间的变量time。

时间步长

需要注意的是,profile中的数据采用的是线性插值,因此计算过程中采用的时间步长需要低于profile数据时间步长,否则会造成数据信息丢失,尤其是在曲线有曲率存在的位置。

如下图所示,蓝色线条为大时间步长下得到的值,可以看到在曲率位置并未严格遵守profile指定的规律。

一个案例

如果要表示运动函数:

时间区间为[0,20],时间步长为0.5s,如果要利用profile来表达,则可以采用如下步骤:

• step 1:利用excel编辑公式计算数据(这里括号内假设计算得到的是度,将其转化为弧度)

• step 2:如果采用标准profile文件,需要转置保存数据

之后将文件保存到文本文件中,并添加其他所需的结构信息。如图所示。

之后将文件保存为扩展名为prof即可。

• 若采用表格形式profile文件,则直接保存到文本文件并添加其他的结构信息。

• 若采用CSV格式,则需要在Excel文件中添加文本信息并保存为CSV格式。

保存后用文本编辑器打开csv文件。

需要去掉数据信息后的逗号,如上图中前三行行末尾的逗号。去掉完毕后保存csv文件即可。‍

转自公众号:胡坤 CFD仿真之道

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