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【UDF案例】01:多孔介质

内容纲要

1 案例介绍

本案例展示借助UDF模拟与位置相关的多孔介质流动,案例主要描述的内容包括:

  • 编译UDF

  • 利用UDF指定源项

  • 数据后处理

2 问题描述

本案例要考虑的问题如下图所示。

计算模型中包含两个流体域,在多孔介质区域中,利用UDF指定x方向动量源项,该动量源项表示为:

式中,C为模型常数,C=100。该动量源与y坐标相关。

利用UDF宏DEFINESOURCE描述源项。在ANSYS Fluent中,源项需要进行线性化处理:

式中上标*表示为物理量前一个迭代值,参数B(UDF宏中为dS[eqn])可通过下式计算:

UDF宏可写为:

#include "udf.h"
DEFINE_SOURCE(xmom_source,cell ,thread ,dS,eqn) {    
   const real c2 = 100.0;    real x[ND_ND];    real con,source;    C_CENTROID(x,cell,thread);    con = c2* 0.5 * C_R(cell,thread)*x[1];    source = -con *fabs(C_U(cell,thread))*C_U(cell,thread);    dS[eqn] = -2 * con *fabs(C_U(cell),thread);    
   return source; }

UDF中的C_U宏为获取x方向速度,C_R宏为获取密度。

3 Fluent设置

在进行Fluent设置之前,请确保UDF编译环境已经配置好。

3.1 读取 Mesh

  • 利用菜单File → Read → Mesh…读取网格文件

3.2 General设置

General面板采用默认设置。

3.3 Models设置

  • 右键选择模型树节点Models → Viscous ,选择弹出菜单Edit…

  • 在弹出的对话框中选择k-epsilon(2 eqn)

  • 其他参数保持默认设置。

3.4 编译UDF

  • 右键选择模型树节点User Defined Functions,选择菜单Compiled…,弹出UDF编译对话框。

  • 加载UDF宏文件porous_plug.c,点击按钮Build编译源文件,并点击按钮Load加载UDF。

3.5 Cell Zone Conditions

  • 鼠标右键选择模型树节点Cell Zone Conditions > fluid-2,点击弹出菜单Edit…

  • 激活选项Source Terms

  • 切换到标签页Source Terms,选择X Momentum右侧的Edit…按钮

  • 在弹出的对话框中设置Number of X Momentum sources1

  • 设置下方的选项为前面加载的UDF,如图中标志5所示

  • 点击OK按钮关闭对话框

3.6 Boundary Conditions设置

  • 右键选择模型树节点Boundary Conditons > Velocity-inlet-1,选择Edit…菜单项

  • 在弹出的对话框中设置Velocity Magnitude1 m/s,设置Specification MethodIntensity and Hydraulic Diameter,设置Turbulent Intensity5,设置Hydraulic Diameter4 m,其他参数保持默认设置,点击OK按钮关闭对话框

  • 相同步骤设置边界Pressure-outlet-1,设置Backflow Reference Frame0,设置Backflow Turbulent Intensity5,设置Backflow Turbulent Viscosity Ratio10,其他参数保持默认设置,点击OK按钮关闭对话框

3.7 初始化

  • 鼠标右键选择模型树节点Solution > Initialization,选择菜单项Initialize进行初始化

3.8 Run Calculation

  • 双击模型树节点Solution > Run Calculation

  • 右侧面板中设置Number of Iterations200,点击按钮Calculate进行计算

计算大约30步收敛到1e-3。

3.9 后处理

  • 右键选择模型树节点Results > Graphics > Contours,选择弹出菜单Edit…

  • 弹出对话框中查看计算域中静压分布,如下图所示

静压分布如下图所示。

查看速度矢量分布,如下图所示。

由于所设置的动量源与Y坐标相关,且随Y坐标增大而增大。图中反映出Y坐标越大,速度减小得越多。注意这里设置的动量源是一个阻力源,其值越大表示阻力越大。

本案例源文件可在这里下载【链接:http://pan.baidu.com/s/1o8LrSUm 密码:1e3e】,一起来试一试吧~

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道

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文章名称:《【UDF案例】01:多孔介质》
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