本文來自：旋風小子

問題描述

什么叫蓋驅動腔體流動呢？

以下圖示意說明，假設下面是個大箱子，箱子四周壁面以及底部壁面都是墻壁，頂部是一個蓋子，這個蓋子沿水平方向1 m/s的速度移動，這時，由于蓋子的驅動，箱子里面的流體會產生運動，這個就是蓋驅動腔體流動。不知道你有沒有聽懂，大概就是這么個意思。

網格

這時一個二維問題，我們導入提前準備好的體網格文件：cavityQuad.ccm。

1. 啟動STAR-CCM+軟件，在菜單欄中選擇 File >  Import >  Import Volume Mesh；
2. 在彈出的 Open對話框中，選擇準備好的體網格： cavityQuad.ccm;
3. 點擊 Open按鈕，完成體網格導入。

查看導入的體網格：

1. 右擊 Scenes節(jié)點，然后選擇 New Scene >  Mesh，這時候體網格就會顯示在圖形界面中，具體如下圖所示：

1. 這是你在圖形界面中左鍵點擊網格的邊界線，它會高亮顯示，同時模型樹中對應的邊界也會高亮顯示，具體如下：

物理模型

給我們要計算的問題選擇物理模型，也即控制方程：

1. 雙擊 Continua >  Physics 1> Models節(jié)點，在彈出的 Physics 1 Model Selection窗口中選擇如下圖所示：

1. 點擊 Close，這時候 Physics 1節(jié)點的顏色會從灰色編程藍色，具體如下圖所示：

1. 隨手保存在文件。

設置材料屬性

1. 展開 Continua >  Physics 1 >  Models >  Liquid >  H2O >  Material Properties >  Density節(jié)點；
2. 選擇 Constant節(jié)點，設置數(shù)值為1.0 kg/m^3；
3. 選擇 H2O >  Material Properties >  Dynamic Viscosity >  Constant節(jié)點，設置水的動力粘度為2.0E-4 Pa-s。

邊界條件

1. 展開 Regions >  cell-2 >  Boundaries節(jié)點；
2. 同時選中邊界： wall-3、 wall-4和  wall-7；
3. 右擊三者中的一個，然后在彈出的菜單中選擇 Combine；
4. 這樣三個壁面邊界“三合一”，將合一的邊界命名為 Stationary Wall；
5. 將 wall-5邊界命名為 Moving Wall；
6. 選擇 Moving Wall >  Physics Conditions >  Tangential Velocity Specification節(jié)點，設置 Method為向量“Vector”；
7. 選擇 Physics Values >  Relative Velocity節(jié)點，輸入速度向量為[1.0,0.0] m/s。

后處理設置

計算開始前就把后處理場景設置好。具體步驟如下：

1. 右擊 Scenes節(jié)點，選擇 New Scene >  Vector，這樣就生成了一個新場景 Vector Scene 1；
2. 拖動水平放置的顏色條至矩形右側，使其呈垂直狀態(tài)，具體如下圖所示：

1. 選擇 Scenes >  Vector Scene 1 >  Vector 1 >  Parts，確保整個計算域 cell-2已被添加。

創(chuàng)建監(jiān)測部件

這里創(chuàng)建一條線段，來監(jiān)測線上的速度：

1. 右擊 Derived Parts節(jié)點，然后選擇 New Part >  Probe >  Line，在彈出的 Create Line Probe對話框中設置如下圖所示：

1. 點擊 Create，然后點擊 Close，然后把這根線段命名為 Simulation (U)；
2. 右擊 Simulation (U)節(jié)點，然后在彈出的菜單中選擇Copy；
3. 右擊 Derived Parts節(jié)點，然后選擇 Paste；
4. 重命名新的節(jié)點為 Simulation (V)；
5. 右擊 Simulation (V)節(jié)點，然后在菜單中選擇Edit Part in Current Scene，然后設置如下圖所示：

繪制結果

繪制仿真結果

創(chuàng)建了監(jiān)測部件不算完，還需要創(chuàng)建Plot才行：

1. 右擊 Plots節(jié)點，然后選擇 New Plot >  X-Y Plot；
2. 重命名 XY Plot 1節(jié)點為 U-Velocity Profile；
3. 設置參數(shù)如下表所示：

節(jié)點	屬性	數(shù)值
U-Velocity Profile	Parts	Derived Parts > Simulation (U)
-X Type	Data Type	Direction
--Vector Quantity	Value	[0,1,0]
-Y Types > Y Type 1	Data Type	Scalar
--Scalar Function	Field Function	Velocity > Lab Reference Frame > Laboratory > i
--Simulation (U) > Line Style	Style	—— (Solid)
--Symbol Style	Shape	None
-Axes > Left Axis	Minimum	-0.6
	Maximum	1.0
--Major Labels	Spacing	0.2

1. 右擊 Plots節(jié)點，然后選擇 New Plot >  X-Y Plot；
2. 重命名 XY Plot 1節(jié)點為 V-Velocity Profile；
3. 選擇 V-Velocity Profile節(jié)點，設置參數(shù)如下表所示：

節(jié)點	屬性	數(shù)值
V-Velocity Profile	Parts	Derived Parts > Simulation (V)
-Y Types > Y Type 1	Data Type	Scalar
--Scalar Function	Field Function	Velocity > Lab Reference Frame > Laboratory > j
--Simulation (V) > Line Style	Style	—— (Solid)
--Symbol Style	Shape	None
-Axes > Left Axis	Minimum	-0.7
	Maximum	0.5
--Major Labels	Spacing	0.2

繪制參考結果

為了和仿真結果作對比，我們需要同時繪制參考結果：

1. 打開 Tools節(jié)點；
2. 右擊 Tables節(jié)點，然后選擇 New Table >  File Table；
3. 在 Open對話框中加載準備好的參考數(shù)據(jù)： UVelocity.xy；
4. 點擊 Open，完成數(shù)據(jù)加載；
5. 將參考數(shù)據(jù)展示在上面設置好的兩個 Plot中，設置好后如下圖所示：

求解器設置

1. 選擇 Solvers >  Segregated Flow >  Velocity節(jié)點，設置速度的亞松弛因子為0.7；
2. 選擇 Stopping Criteria >  Maximum Steps節(jié)點，設置最大迭代步數(shù)為1000步；
3. 點擊求解工具條中的 Initialize Solution按鈕，進行流場初始化；
4. 在點 Run按鈕，開始求解。

結果

1. 腔體內速度向量圖如下：

1. 監(jiān)測線段水平方向的速度與參考值對比如下圖所示：

1. 監(jiān)測線段上垂直方向速度與參考值對比如下圖所示：