本案例利用Fluent動網格對高速列車橫風影響下的動態氣動特性展開仿真。對橫風32m/s（風向角90°）、行駛速度為300km/s的復興號展開仿真，該案例所用模型為假設模型，僅作計算設置參考。通過此案例后續可以對不同橫風角度、不同模型、不同行駛速度等工況展開類似仿真計算。

文本涉及到UDF、層鋪網格，網格劃分與流場設置十分繁瑣，可能有部分遺漏，大家可以留言詢問。

1 動網格技術說明

在Fluent中用于動網格更新的模型有以下3種：

彈簧近似光順模型（Spring-Based Smoothing）、動態鋪層模型（Dynamic Layering）以及局部網格重構模型（Local Remeshing）。

彈簧近似光順模型中的位移量來修改的，進而對網格進行光順調整。通常近似光順模型和局部網格重構模型聯合使用。

動態鋪層模型是Fluent動網格方法一般適用于二維的四邊形網格或三維的六面體棱柱網格，網格能夠根據運動情況進行自動劈分、合并，但是該方法多應用于單自由度運動模式。

在本研究中采用動態層鋪模型對高速列車運動進行模擬。

2 UDF說明

在本研究中采用動態層鋪模型對高速列車運動進行模擬。僅在一個方向上運動，因此選擇DEFINE_CG_MOTION進行定義，vel[0]代表x軸方向，相關的UDF代碼如下： 

#include"udf.h"#include "dynamesh_tools.h"DEFINE_CG_MOTION(piston, dt, vel, omega, time, dtime){  NV_S (vel, =, 0.0);  NV_S (omega, =, 0.0);     vel[0]=83;  }

2 workbench 設置

本案例需要設置如下三個模塊的計算，其中包括動網格區域網格劃分、外域網格劃分與fluent計算三個部分，具體設置如下圖：

3 SCDM 設置

3.1 導入幾何

整體幾何結構如下圖:此邊界參考相關文獻，部分文獻左邊界為壓力入口。

局部細節圖如下，中間的長方體為動網格運動區域。

4 Fluent meshing 設置

采用Fluent meshing進行網格劃分，運動區域劃分為四面體網格導出為 FFF 1.1.msh，詳細的劃分方式在下一篇文章中介紹。外部靜止區域劃分為多面體網格導出為FFF 2.2.msh。

外部靜止區域網格如下圖所示： 

  

運動區域網格如下圖所示：

  

5 FLUENT 設置

5.1 General設置與網格導入

首先導入FFF 1.1.msh網格，其次通過下圖所示的方法將FFF 2.2.msh導入。

由于本文涉及到列車運動，因此需要探討瞬態計算結果，此處的設置比較簡單，勾選為瞬態計算。

  

5.3 邊界條件設置

首先依據前文講述的幾何模型，按照下圖對邊界進行設置。將地面設置為free-slip。

  

  

將運動區域與外部靜止域之間的接觸面設置為交界面，具體設置如下：

  

速度入口設置為32m/s，具體設置如下圖：

  

  5.3 邊界條件設置

首先導入編輯的udf 。

  

  

對運動區域進行設置，即整個運動區域到網格都要添加udf，具體設置如下：

  

5.6 初始化設置

相關初始化設置如下圖。

5.7 計算設置

此處進行的計算設置如下：

6 后處理結果

6.1 殘差結果

為快速得到結果，采用的標準是10e-3。

6.2 后處理云圖結果

對穩定后的表面壓力云圖進行繪制，可以發現，壓力云圖與Fluent 合成風法高速列車橫風靜態氣動特性仿真（一）結果一致。因此為了快速計算，對于橫風影響可以采用合成速度法進行計算。而動網格的方法適合于列車在不同地形中（例如隧道）前進，無法通過靜態模擬的場景。

云圖動畫結果如下圖所示：

PS:陣風模型

陣風模型僅需修改入口速度表達式（后續將開展對變速度入口的介紹）即可，其余設置一致，為了節省篇幅，再此一并介紹。

入口速度表達式如下圖：

相關結果如下：