FLUENT中被动型动网格问题求解方案：6DOF.docx

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1、CAI联盟论坛精品讲座系列F1.UENT中被动型动网格问题求解方案：6DOF主讲人：流沙CAE联盟论坛-总版主利用CFD软件解决动网格问题，通常UJ分为以卜的类：（1）主动野动网格主动型动网格向网通常指的是边界运动规律及运动状态已知，通常可由软件运用者通过函数或程序进行描述，在程序计算过程中，求解器调用边界运动轨迹描述程序实现边界运动.这类动N格例子许多,如各类泵、风班等.（2）被动型动网格还有类动网格问题，其边界运动规律往往是未知的，常常筑要通过计算边界上的力或力矩，以此来求取边界的运动.在这类动网格计算设置中.网格改变规律难以预料，导狭网格与数常常球要进行多次调整才能达到目的.这类例子在现

2、实中其实也许多，比如风力发电机的川轮、水轮机等。解决主动型动网格向四比较简洁，利用CFD软件供应的动网格模拟实力很简洁解决.须要关注的地方是边界运动后，同格节点如何无新布置和生成，如在FlUENT软件中，其动网格主要包括三种网格功能：弹於光顾、动态层及网格重构，利用网格重构功能几乎可以解决全部主动里动网格问题.那被动型动网格问题怎么处理呢？一般来说,这类边界的运动都是由于内部流体对其压力所造成的.那么就涉及到力和力矩计算的何胞.对于这类何虺,在F1.UENT软件中可以采纳6DOF模型进行计算。须要留意的是，以上全部类型动网格计续均建立在边界为刚性的状况下.即不会计分由于流淌产生的力的作用导致的

3、边界变形.若要计算边界变形，则须要采纳流回稿合方法，利用固体求解器计Wo被动型动网格中的力和力矩均是压力对面的枳分计算而来。1、6D0FUDF安在FlUENT中利用6D0F是须要定义UDF宏的，该宏的定义形式如下：DEFINE_SDOF_PROPERTIES（name,properties,dt,time,dtime）函数中:Name：宏名称Real*properties：存谛6DOF展性的数组Dynamic-Thread*dt：存储制定的动网格版性Realtime：当前时间Realdtime：时间步长该UDF宏没有返回怕.用户须要定义的变变后为name、PrOPerties、dt,dtime

4、.在利用该UDF宏的过程中,须要留意的是properties数组,其包含多种际性：SDOFMASS质量.定义方式如PrOPertieS（SDoF_MASS扭7.0定义质炭7kgSDOFJXX.SDOFJYY.SOFJZZ.X、Y.Z方向惯性矩SDOFJY.SDOFJXZ.SDOFJYZ,惯性枳SDoF_1.OAD_IOCA1.布尔伯，FA1.SE为全局坐标系，TRUE为体坐标系（局部坐标系），默认为FAlSESDOF_1.OAD_F_X,SDOF_1.OAO_F_Y.SDOF_1.OAD_F_Z,/X.Y,Z方向外力SDOF_1.OAD_M_X.SDoFJOAD_M_Y,SDOF_1.OAD_

5、M_Z,分别为X,Y.Z方向外力矩SDOF_ZERO_TRANS_X.SDOF_ZERO_TRANS_Y.SDOF_ZERO_TRANS_Z.布尔值.TRUE表示该方向位移为0默认为FA1.SESDe）F_ZERO_Ro1.X.SDOF_ZERO_ROT_Y.SDOF_ZERO_ROT_Z,布尔（ft,TRUE表示该方向旋转自由度为0,默认值为FA1.SESDoF_SYMMETRY_X.SDOF_SYMMETRY_Y.SDOF_SYMMETRY_Z,指定半模型的对称轴法向向收。在华模型运动时运用，上面的变换变量可以应付绝大多数问8S然而在F1.UENT中,用户还可以自定义变换变ht这也是通过6

6、D0FM性变砒实现，这些变此包括：SOOF_CUSToM_TRAN$,布尔（ft,TRUE表示运用白定义变换变,，FAlUSE表示不运用SDoFJrrRANS_11.SDOFKTRANS_12,SDoF_CTRANS_13.SD0F_CTRANS_21.SDOF_CTRANS_22.SOOF_CTRANS_23,SDOF_CTRANS_31,SOOF_CTRANS_32,SDOF_CTRANS_33.坐标旋转变SDOF_DTRANS_11.SDOF_DTRANS_12.SD0F_DTRANS_13.SD0F_DTRANS_21.SDOF_DTRANS_22.SDOF_DTRANS_23.SD0

7、F_DTRANS.31,SDOF_DTRANS_32.SDOF-DTRANS_33,衍生旋转矩阵这些旋转矩阵在实际运用中应用较少。下面是一个简洁的SDoF实例：Wincludewudf.h*DEFINE-SDOF-PROPERTIES(stage,propime,dtime(propSDOF.MASS=800.0;propSDOF_IXX=200;PropSDOFJYYJ=100;ProplSDOFJZZJ=100;上面的UDF定义了一个名为Stage的SDoF宏,且质lit800kg.X方向转动惯贵为200.Y方向转动惯鼠100.Z方向转动惯量1002,网体参数的扶得应川6D0F无可避开的会

8、遇到刚体际性伤的获得问起.对干简洁的几何体.应用力学公式可以很便利的计算出诸如城尿、转动惯房等，但是对于困碓的几何模型，要想通过数学公式计算Hl这些物理量几乎是不行能的。其实，几乎全部的CAD建模软件中均具有这些物理房的计修实力，不过要留意区分计算的是全局坐标系还是局部坐标系.下面将以实例来描述如何应用6D0F模型求解被动型动网格问题,6D0F实例:设置过程对于被动里动网格计算何时.可以采纳6DOF动的格模型解决.利用该模型时,须要确定计算模型中运动部件的防玳、三方向转动慨吊及忸性矩、虫心坐标.因此在几何模型创建过程中，尽量使这些值筒洁获得（比如将重心位置放置在坐标原点）,当然这不是必需的,在

9、CAD建模软件中都包含了这些物理量的查询.图1旋转体几何如图1所示的几何体，在受到图中流淌方向的流体作用卜，若轴向板转自由度未被约束，则会产生旋转位移,本次实例几何如图1所示.在建立流体计舞域之前，须要利用CAD软件获得几何的特征物理质，我们这里运用Solidworks实现此功能“1、获得几何属性利用SOIidW。而载入几何体,进入【评估】【质量域件】，选择几何体进行计算,如图2所示.图2JSJitWtt在计算几何侦量属性对话梅中，可以点击【选项】按钮,设置材料参数,如图3所示.S3几何参&从图2可以看出，该几何体的堂心（OQ.25.19），Z方向惯性矩IzZ=324047.793g*mm”,

10、由于我们的几何体妁束了X.YZ三方向移动自由度,X.Y方向的旋转自由度，因此只须要Z方向的惯性矩。次要留意的是，这里的单位是mm,而UDF中必需全部为国际单位制，须要做单位转换.2,计算域模型在workbench中的DM中创建计算域模型,主要是利用DM中便利的布尔运算功能，建立的计尊域如图4所示.图4计算域模集为计第域边界命名,分别命名内部区域面、入门面、出口面、19柱面边界为:WaIIRotation.VeIocityInIeiOutlet%WalICylinder。计算城建立完毕后即进行刈格的划分.这里不具体描述.3、UDF宏的编写利用文本编辑器编写UDF宏文件.如下:includerud

11、f.h*DEFINE_SDOFPROPER!IES(rotate,prop,dt,time,dli三e)PrOPSDOFJIASS=845.IME3：/4*/propSDOF_IXXJ=336179E-9:*n方向惯性矩*/propSDOF_IYY=336179E-9;*y方向惯性矩*/prop【SDOFZZk324047.793E9;*z方向惯性矩*/propSDOFZEROTRANSX=TRUE:*限制X方向位移/propSDOFZEKOJRANSY=TRIJE;/*限制y方向位移*/propSDO!?.ZERO_TRANSZTRUE：/限制Z方向位移”propSD0FZERO_RoTXJ

12、=TRUE;/限制X方向旋转*/propSDOF_2ERO_ROT_Y=TRUE;/*PHWy方向旋转*/printf(*nstage:updated6dofproperties*);4,进入F1.UENT中设火在F1.UENT中主要包括动附格参数的设义其他设置:瞬态计算、标准KE泄流模型、标准壁面函数、工作介质为water、入口5m,出口伸压为0。动网格设置：、激活SiXDoF如图5所示，进入DyiKImiCMcsh面板,激活DynamiCMesh.勾选Rcmcshing选项及SiXDoFDynamicMeshVjDynamkMeshMeshMethodsVSmoothing1.ayerin

13、gRemeshngSettings.图5（2）动网格参数设制进入mchmethods下的ScaingS按钮.进入动网格参数设比“图6、图7分别为SnHMMhing与Rcmcshing的设置.(BGsmoothingStREE7rm.sicg王蛭6DOF中的sellings设徨对话框如图8所示，这里我们不考虑成力影响，设置三方向虫力加速度为0,同时勾选writemotionhistorj,项记录保存运动中几何姿态.图86DOF三(3)、编译加成UDF宏利用菜单(Define(userdefinedfunctionCompliedSft译宏。图9编译及加fit宏文件(4)、设次动网格区域动网格设置

14、面板中,点击(CreatcZEdit.按钮定义动网格区域.须要设置的区域如图1()所示的红色枢选部分.图10运动区域设置同时用意设置meshingOptions标签页下的网格由度。5,须要他您的问题3D动网格问瑜，首先要留意的是负体积问题。前面说过，由于运动状态由受力状态限制，在计总之前是未知的，全部调整动网格参数比较困难,不过细致耐性的修正还是可以解决的。其次，关于这类被动运动问SS,一些帙型较为同沽的几何体，m实上是可以化被动为主动，只是计算壁面受力,运动状态通过受力状态用UDF确定。比如此例，我们可以在冲算过程中通过宏计算出何次迭代加我在重心上的力和力矩.然后通过力学公式确定几何体的运动状态.这样被动运动向Sfi就变为人为定义运动状态的主动动网格问SS,这次几何有点用难,计算收间比较长，不过主要用于演示6DOF模型的定义.