Fluent｜自定义材料数据库

本文描述在Fluent中自定义材料库的过程。

Fluent中拥有比较齐全的材料属性数据库，但在实际工程应用当中，内置的材料数据经常不够用，通常需要自定义材料属性。当case数量较多而需要每个case都要定义材料数据时，事情就显得格外的麻烦。事实上Fluent提供了自定义材料数据库的功能，我们可以将材料数据保存成scm文件，下次再使用时只需要读取该case文件即可。

自定义材料数据的scm文件格式一个示例如下所示。此处定义了空气和铝的材料特性信息。

((air
  fluid
  (chemical-formula . #f)
  (density (constant . 1.225)
  (premixed-combustion 1.225 300))
  (specific-heat (constant . 1006.43))
  (thermal-conductivity (constant . 0.0242))
  (viscosity (constant . 1.7894e-05)
  (sutherland 1.7894e-05 273.11 110.56)
  (power-law 1.7894e-05 273.11 0.666))
  (molecular-weight (constant . 28.966))
  )
(aluminum
  solid
  (chemical-formula . al)
  (density (constant . 2719))
  (specific-heat (constant . 871))
  (thermal-conductivity (constant . 202.4))
  (formation-entropy (constant . 164448.08))
  ))

熟悉scheme语法结构的道友很容易读懂上面的示例，但对于不懂scheme的人来讲还是挺麻烦的。事实上在Fluent中自定义材料数据库其实很简单，完全可以从当前case中定义的材料中导出数据。

按下面的步骤进行操作即可。

• 首先根据自己的需要定义材料数据。可以从Fluent材料库中挑选材料进行数据修改，也可以直接新建材料。如下图所示定义了一个新的材料gas

• 点击按钮User-Defined Database…，打开Open Database对话框，点击按钮Browse…在弹出的文件对话框中指定数据库名字，如下图所示的gas，点击OK按钮

• 在弹出的询问对话框中点击按钮Yes

• 打开User-Defined Database Materials对话框，如下图所示，点击按钮Copy Materials from Case…

• 在打开的Copy Case Material对话框中选择想要复制的材料，如下图所示选择材料gas，点击Copy及Close按钮复制材料并关闭对话框

• 返回至User-Defined Database Materials对话框中可以检查数据并保存数据，点击Close按钮关闭对话框

此时打开文件夹中的gas.scm文件，可以看到下面的内容。

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;;;                                                              ;;;
;;;             Fluent USER DEFINED MATERIAL DATABASE            ;;;
;;;                                                              ;;;
;;; (name type[fluid/solid] (chemical-formula . formula)         ;;;
;;;             (prop1 (method1a . data1a) (method1b . data1b))  ;;;
;;;            (prop2 (method2a . data2a) (method2b . data2b)))  ;;;
;;;                                                              ;;;
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;

(
   (gas fluid
   	(chemical-formula . #f)
   	(density (ideal-gas . #f) (constant . 1.225) (compressible-liquid 101325 1.225 142000. 1 1.1 0.9))
   	(specific-heat (polynomial nasa-9-piecewise-polynomial (200. 1000. 2898903. -56496.26 1437.799 -1.653609 0.003062254 -2.279138e-06 6.272365e-10) (1000. 6000. 69324940. -361053.2 1476.665 -0.06138349 2.027963e-05 -3.075525e-09 1.888054e-13)) (constant . 1006.43) (polynomial piecewise-polynomial (100 1000 1161.48214452351 -2.36881890191577 0.0148551108358867 -5.03490927522584e-05 9.9285695564579e-08 -1.11109658897742e-10 6.54019600406048e-14 -1.57358768447275e-17) (1000 3000 -7069.81410143802 33.7060506468204 -0.0581275953375815 5.42161532229608e-05 -2.936678858119e-08 9.237533169567681e-12 -1.56555339604519e-15 1.11233485020759e-19)))
   	(thermal-conductivity (constant . 0.0242))
   	(viscosity (constant . 1.7894e-05) (sutherland 1.716e-05 273.11 110.56) (power-law 1.716e-05 273.11 0.666) (blottner-curve-fit 0.0307 0.23 -10.8))
   	(molecular-weight (constant . 28.966))
   	(characteristic-vibrational-temperature (constant . 2686))
   	(lennard-jones-length (constant . 3.711))
   	(lennard-jones-energy (constant . 78.59999999999999))
   	(thermal-accom-coefficient (constant . 0.9137))
   	(velocity-accom-coefficient (constant . 0.9137))
   	(formation-entropy (constant . 194336))
   	(reference-temperature (constant . 298.15))
   	(critical-pressure (constant . 3758000.))
   	(critical-temperature (constant . 132.3))
   	(acentric-factor (constant . 0.033))
   	(critical-volume (constant . 0.002857))
   	(therm-exp-coeff (constant . 0))
   	(speed-of-sound (none . #f))
   )
)

后面想要加载此文件也很简单，直接在Create/Edit Materials对话框中点击按钮**User-Defined Database…**并在弹出的对话框中选择前面保存的gas.scm文件，如下图所示

• 此时会打开自定义材料数据库，如下图所示，可以点击按钮Copy将材料导入到case中

• 如下图所示，材料gas已经被添加到了case中

OK，完事儿收工，此时保存的gas.scm文件可以在任何case中加载使用！