Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)

本案例對高鐵緊急制動時的制動盤溫度場和速度場進行了仿真計算。由于涉及到傳熱、滑移網格之類的仿真計算,整個計算流程與計算模型十分復雜繁瑣。上一節已經展開了動網格制動盤散熱過程的教學,因此本節展開滑移網格的耦合教學。

1 workbench 設置

本案例分為三個模塊,其中分別是滑移網格運動區域,固體結構和外部靜止域。

Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)的圖1

2 SCDM 設置

2.1 導入幾何

Fluent 動網格+高鐵制動盤制動過程仿真(一)一致,因此不做過多闡述:

Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)的圖2

Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)的圖3

Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)的圖4

固體域區域需要注意,各部分命名如下圖:

Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)的圖5

Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)的圖6

Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)的圖7

2.2 網格設置

采用Fluent meshing進行網格劃分,增加固體域網格劃分,不做過多闡述:

Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)的圖8

Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)的圖9

Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)的圖10

3 FLUENT 設置

3.1 General設置與網格導入

首先導入網格,由于是三部分網格,因此需要通過附加case的方式,將其余兩部分網格導入,然后勾選穩態計算,具體設置如下圖所示。

Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)的圖11

Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)的圖12

3.2 材料設置

此處對材料進行設置,采用air作為流體計算材料,具體設置如下圖所示: 

Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)的圖13

采用鑄鐵作為固體計算材料,具體設置如下圖所示:

Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)的圖14

3.3 模型設置

此處選擇模型進行相關計算,需要打開能力方程,具體設置如下圖所示:

Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)的圖15

3.4 UDF設置

此處對剎車盤運動的udf進行編寫,lc為旋轉域所需udf,heatersource為剎車盤的熱通量,具體設置如下圖所示:

#include "udf.h"#include "mem.h"#include "dynamesh_tools.h"DEFINE_CG_MOTION(lc, dt, vel, omega, time, dtime){        real t=CURRENT_TIME;    omega[0]=0;    omega[1]=0;    omega[2]=-1*(100-5*t)/0.4;    }DEFINE_PROFILE(heatersource, thread, position) {    face_t f;              real x[3];             real eff = 0.8;       real u = 0.3;         real F = 15000;        real s = 0.03;     real w;                real v = 100;      real a = -5;         w = 60 * 3.14 / 180.0;      real tan_w = tan(w);    begin_f_loop(f, thread)      {        F_CENTROID(x, f, thread);         real t = CURRENT_TIME;              real temp_x0 = x[0] ;         real r = sqrt(temp_x0 * temp_x0 + x[1] * x[1]);            if (r > 0.15 && r < 0.3) {            ;        }        else        {            r=0;        }        real A = temp_x0 * tan_w - x[1];        if (A >= 0.0 && x[1] >= 0.0) {            F_PROFILE( f, thread, position) =                 (eff * F * u * (v + a * t) / 0.4) * (r  / s);        } else {            F_PROFILE( f, thread,position) = 0.0;        }    }    end_f_loop(f, thread);}

此處將UDF導入到fluent中,相關設置與Fluent 動網格+高鐵制動盤制動過程仿真(一)一致,固體域所有網格選擇lc的udf。

3.5 interface設置

由于是多個域組成,因此需要通過interface將各個區域連接起來,具體設置如下圖:

Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)的圖16

3.6 動網格設置

本案例最重要的便是動網格的設置,增加了固體域的動網格設置,具體設置如下圖:

Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)的圖17

3.7 邊界條件設置

需要對速度入口和熱源溫度進行設置,具體設置如下圖: 

Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)的圖18

Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)的圖19

Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)的圖20

3.7 初始化設置

首先進行標準初始化設置,具體設置如下圖: 

Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)的圖21

3.8 計算設置

此處進行的計算設置如下:

Fluent 滑移網格+高鐵制動盤制動過程散熱仿真(一)的圖22

4 后處理結果

4.1 后處理結果

該部分和動網格得到的結果基本一致,因此就不在展示了。

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