工程实例培训齿轮泵流场计算

齿轮泵流场计算1.问题的描述齿轮泵内的流体介质为水，齿轮泵的转速为1200rpm。2.UDF的基本原理2.UDF的基本原理2.UDF的基本原理2.UDF的基本原理2.UDF的基本原理3.UDF的常用宏命令3.UDF的常用宏命令区域运动UDF这里使用宏DEFINE_TRANSIENT_PROFILE宏，设置当时间小于1s时，旋转速度1rad/s，其它时间保持静止。编译此UDF文件。代码如下：#include"udf.h"

DEFINE_TRANSIENT_PROFILE(rotation_rate_ramp,time)

{

realrotation_rate=0;

if(time<=1)

{

rotation_rate=1.0;

}else

{

rotation_rate=0.0;

}

returnrotation_rate;

}4.动网格什么是动网格(DM)模型?动网格模型可以用来模拟流场形状由于边界运动而随时间改变的问题。边界的运动形式可以是预先定义的运动，即可以在计算前指定其速度或角速度。边界的运动也可以是预先未做定义的运动，即边界的运动要由前一步的计算结果决定。4.动网格什么是动网格(DM)模型?FLUENT要求将运动的描述定义在网格面或网格区域上。如果流场中包含运动与不运动两种区域，则需要将它们组合在初始网格中以对它们进行识别。那些由于周围区域运动而发生变形的区域必须被组合到各自的初始网格区域中。不同区域之间的网格不必是正则的，可以在模型设置中用FLUENT软件提供的非正则或者滑动界面功能将各区域连接起来。4.动网格

动网格在FLUENT提供了四种模型：DynamicMesh，一般的刚体运动，边界变形等运动都可以用此模型In-cylinder(RPM,行程长度,曲柄角

…)，一种特殊的运动即活塞运动4.动网格2.5D网格运动挤压几何（extrudedgeometries）的特殊网格重构方法可以允许三角形网格像楔形一样在体积内挤压优点—可以比结构网格更好的贴合小裂缝SixDOFSovler建立在流动求解的流体动力学的耦合运动允许网格表面表现出定义了质量，转动惯量的物体的运动特性表面运动表现出CFD计算中的压力和反作用力重力和其它力可以加入力的平衡4.动网格

Smoothing（弹性光顺）LocalRemeshing（几何重构）Layering（铺层法）混合使用4.动网格

Smoothing（弹性光顺）网格的移动就像相连的弹簧，或者是海绵连通性并没有改变当使用独立网格形式时，受相关最小变形的限制对结构和非结构网格都有效4.动网格

Smoothing（弹性光顺）原则上弹簧光顺模型可以用于任何一种网格体系，但是在非四面体网格区域（二维非三角形），最好在满足下列条件时使用弹簧光顺方法：（1）移动为单方向。（2）移动方向垂直于边界。如果两个条件不满足，可能使网格畸变率增大。另外，在系统缺省设置中，只有四面体网格（三维）和三角形网格（二维）可以使用弹簧光顺法4.动网格SpringConstantFactor（弹簧弹性系数）：弹性系数应该在0到1之间变化，弹性系数等于0时，弹簧系统没有耗散过程，在图中算例中，靠近壁面的网格没有被改变，而是保持了原来的网格形状和密度在弹性系数等于1时，弹簧系统的耗散过程与缺省设置相同，从图中可以发现壁面发生变形，壁面附近网格因为过度加密而质量下降弹性系数等于0时弹性系数等于1时4.动网格弹簧弹性参数，取值范围[0-1],可以通过该值来调整弹簧刚度的大小。在实际应用中，若发现运动边界附近网格堆积严重，可以适当调小此参数，将位移扩散出去。BoundaryNodeRelaxation（边界点松弛因子）边界点松弛因子用于控制动边界上网格点的移动。当这个值为零时，边界节点不发生移动；在这个值为1时，则边界节点的移动计算中不采用松弛格式。在大多数情况下，这个值应该取为0到1之间的一个值，以保证边界节点以合适的移动量发生移动弹性系数等于0时弹性系数等于1时4.动网格ConvergenceTolerance（收敛判据）收敛判据就是网格节点移动计算中，迭代计算的判据NumberofIterations（迭代次数）迭代次数是指网格节点移动计算的最大迭代次数弹性光顺方法的适用问题：-适用于任何变形或运动的单元或面域，只能用于非结构网格；-边界运动沿着某一个方向运动。4.动网格扩散光顺扩散光顺是通过求解扩散方程来获得网格节点的位移（1）基于壁面距离的网格扩散光顺基于壁面距离的扩散光顺允许用户将边界网格运动扩散至内部节点的规律定义为壁面距离的函数。减少远离运动边界的扩散能够使这些区域吸收更多的网格运动，同时更好的保持运动壁面附近的网格质量。用户可以通过调整diffusionparameter来控制网格扩散，该参数的取值范围[0，2]。该参数默认为0，意味着扩散参数为1，也即整个计算域采用相同程度的扩散。扩散参数越大，则更多的保持近壁面网格，远离运动边界的位置将吸收更多的网格运动。对于边界旋转运动，通常将扩散参数设置为1.54.动网格扩散光顺扩散光顺是通过求解扩散方程来获得网格节点的位移（2）基于单元体积的网格扩散光顺允许用户将边界运动扩散至内部区域定义为单元尺寸的函数。在大网格上减小扩散助于使这些网格吸收更多的网格变形，能更好的保持小体积单元的网格质量。与基于壁面距离的网格扩散相同，用户也可通过调整扩散参数来控制扩散系数。默认扩散参数为0表示采用统一的扩散。更大的扩散参数将会使更大的体积的网格吸收更多的变形。扩散参数取值范围：[0，2]（3）扩散光顺方法的适应性能够应用于任何类型的运动或变形网格。扩散光顺方法比弹簧光顺计算开销要大（隐式求解扩散方程。而弹簧光顺是显式计算节点位移），但是能够得到较好的网格质量（特别是对于非四面体/非三角形网格及多面体网格）。更适合于平移运动。扩散光顺方法与边界层光顺方法及面区域重构方法不兼容4.动网格

LocalRemeshing（几何重构）当超出用户自定义的偏斜和尺度限制范围时，本地的网格节点和单元就会增加或减少当单元增加或减少时，连通性便发生了改变只有非结构网格有效这个过程同时也有光滑作用（具有代表性的是使用光滑合并）4.动网格MaximumCellSkewness（最大畸变率）MaximumCellVolume（最大网格体积）MinimumCellVolume（最小网格体积）其含义是超过这些限制网格需要被重新划分SizeFunction（尺寸函数）被激活，则还可以用网格尺寸分布函数标志需要重新划分的网格4.动网格单元增加或减少随着域的增长或收缩改变当单元增加或减少时，连通性也相应改变只有结构网格才有效Layering（铺层法）4.动网格ConstantHeight（常值高度）与ConstantRatio（常值比例）可以确定分解网格的两种方法SplitFactor（分割因子）CollapseFactor（合并因子）式中ac

为合并因子，在紧邻动边界的网格层高度满足这个条件时，则将这一层网格与外面一层网格相合并。式中hmin为单元的最小高度，h0

为理想单元高度，a

s

为层的分割因子，在满足上述条件的情况下，就可以对网格单元进行分割。5.问题的求解5.1导入网格5.问题的求解5.2Fluent前处理5.问题的求解5.2Fluent前处理5.问题的求解5.2Fluent前处理5.问题的求解5.2Fluent前处理5.问题的求解5.2Fluent前处理5.问题的求解5.2Fluent前处理5.问题的求解5.3Fluent求解5.问题的求解5.3Fluent求解5.问题的求解5.3Fluent求解5.问题的求解5.3Fluent求解5.问题的求解5.3Fluent后处理5.问题的求解5.3Fluent后