1 案例介紹

本案例展示借助UDF模擬與位置相關(guān)的多孔介質(zhì)流動(dòng)，案例主要描述的內(nèi)容包括：

• 編譯UDF

• 利用UDF指定源項(xiàng)

• 數(shù)據(jù)后處理

2 問題描述

本案例要考慮的問題如下圖所示,。

計(jì)算模型中包含兩個(gè)流體域,，在多孔介質(zhì)區(qū)域中，利用UDF指定x方向動(dòng)量源項(xiàng),，該動(dòng)量源項(xiàng)表示為：

利用UDF宏DEFINESOURCE描述源項(xiàng)。在ANSYS Fluent中，源項(xiàng)需要進(jìn)行線性化處理：

式中上標(biāo)*表示為物理量前一個(gè)迭代值,，參數(shù)B（UDF宏中為dS[eqn]）可通過下式計(jì)算：

UDF宏可寫為：

#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宏為獲取x方向速度,，C_R宏為獲取密度。

3 Fluent設(shè)置

在進(jìn)行Fluent設(shè)置之前,，請(qǐng)確保UDF編譯環(huán)境已經(jīng)配置好,。

3.1 讀取 Mesh

• 利用菜單File → Read → Mesh…讀取網(wǎng)格文件

3.2 General設(shè)置

General面板采用默認(rèn)設(shè)置。

3.3 Models設(shè)置

• 右鍵選擇模型樹節(jié)點(diǎn)Models → Viscous ,，選擇彈出菜單Edit…

• 在彈出的對(duì)話框中選擇k-epsilon(2 eqn)

• 其他參數(shù)保持默認(rèn)設(shè)置,。

3.4 編譯UDF

• 右鍵選擇模型樹節(jié)點(diǎn)User Defined Functions，選擇菜單Compiled…,，彈出UDF編譯對(duì)話框,。

• 加載UDF宏文件porous_plug.c，點(diǎn)擊按鈕Build編譯源文件,，并點(diǎn)擊按鈕Load加載UDF,。

3.5 Cell Zone Conditions

• 鼠標(biāo)右鍵選擇模型樹節(jié)點(diǎn)Cell Zone Conditions > fluid-2，點(diǎn)擊彈出菜單Edit…

• 激活選項(xiàng)Source Terms

• 切換到標(biāo)簽頁(yè)Source Terms,，選擇X Momentum右側(cè)的Edit…按鈕

• 在彈出的對(duì)話框中設(shè)置Number of X Momentum sources為1

• 設(shè)置下方的選項(xiàng)為前面加載的UDF,，如圖中標(biāo)志5所示

• 點(diǎn)擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框

3.6 Boundary Conditions設(shè)置

• 右鍵選擇模型樹節(jié)點(diǎn)Boundary Conditons > Velocity-inlet-1，選擇Edit…菜單項(xiàng)

• 在彈出的對(duì)話框中設(shè)置Velocity Magnitude為1 m/s,，設(shè)置Specification Method為Intensity and Hydraulic Diameter,，設(shè)置Turbulent Intensity為5，設(shè)置Hydraulic Diameter為4 m,，其他參數(shù)保持默認(rèn)設(shè)置,，點(diǎn)擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框

• 相同步驟設(shè)置邊界Pressure-outlet-1，設(shè)置Backflow Reference Frame為0,，設(shè)置Backflow Turbulent Intensity為5,，設(shè)置Backflow Turbulent Viscosity Ratio為10，其他參數(shù)保持默認(rèn)設(shè)置,，點(diǎn)擊OK按鈕關(guān)閉對(duì)話框

3.7 初始化

• 鼠標(biāo)右鍵選擇模型樹節(jié)點(diǎn)Solution > Initialization,，選擇菜單項(xiàng)Initialize進(jìn)行初始化

3.8 Run Calculation

• 雙擊模型樹節(jié)點(diǎn)Solution > Run Calculation

• 右側(cè)面板中設(shè)置Number of Iterations為200，點(diǎn)擊按鈕Calculate進(jìn)行計(jì)算

計(jì)算大約30步收斂到1e-3,。

3.9 后處理

• 右鍵選擇模型樹節(jié)點(diǎn)Results > Graphics > Contours,，選擇彈出菜單Edit…

• 彈出對(duì)話框中查看計(jì)算域中靜壓分布，如下圖所示

靜壓分布如下圖所示,。

查看速度矢量分布,，如下圖所示。

由于所設(shè)置的動(dòng)量源與Y坐標(biāo)相關(guān),，且隨Y坐標(biāo)增大而增大,。圖中反映出Y坐標(biāo)越大,，速度減小得越多。注意這里設(shè)置的動(dòng)量源是一個(gè)阻力源,，其值越大表示阻力越大,。

本案例源文件可在這里下載【鏈接：http://pan.baidu.com/s/1o8LrSUm 密碼：1e3e】，一起來試一試吧~