Fluent阀门关闭模拟 | xiaojing's personal blog

在日常设计中，经常会遇到阀门关闭的情况，让我们来看下如何在Fluent中模拟这一情况。

一、CAD建模

在CAD软件中建立如下流体域模型（尺寸单位为mm）。该模型中有一个活塞在电机驱动下向右运动，在0.1秒内关关闭阀门。建模完成后存为stp文件。

二、网格和边界指定

在Ansys mesh模块中，命名大端为进水端intlet，小端为出水端outlet，中间的活塞为piston。网格大小为1mm。

流体域网格半透明显示

活塞网格显示

三、边界条件设置

设置压力入口和压力出口，大小分别为20psi和0psi，模拟的流体添加水。

四、动网格设置

因为要模拟活塞移动，所以需要设置piston为动网格。点选Dynamic Mesh，并点选网格光顺Smoothing和网格重建Remeshing。

网格光顺采用模拟的扩散模型：

网格重建采用基于方法的重建，参数选用默认，重建间隔选为1。

五、活塞运动指定

在此案例中，活塞需要从左向右运到大概5mm来关闭阀门，我们采用udf来指定运动。还是跟之前的案例一样，我们使用AI来编写udf。这次使用Calude 3。提示词为 write me a Fluent UDF for the dynamic mesh to move 4mm in x direction within 0.1s then stop, use Define_CG_Motion macro.

#include "udf.h"
#include "math.h"

/* This UDF moves the dynamic mesh in the x-direction by 4 mm within 0.1 s with acceleration and deceleration */

DEFINE_CG_MOTION(my_cg_motion, dt, vel, omega, time, dtime)
{
    real x_vel, y_vel, z_vel;
    real x_omega, y_omega, z_omega;
    real start_time = RP_Get_Real("motion-start-time");
    real duration = 0.1; /* duration of motion in seconds */
    real x_dist = 4e-3; /* distance to move in x-direction (m) */
    real total_time = time + dtime;

    /* Calculate the velocity for the current time step */
    if (total_time <= start_time + duration)
    {
        real time_fraction = (total_time - start_time) / duration;
        x_vel = (x_dist / duration) * sin(M_PI * time_fraction);
    }
    else
    {
        x_vel = 0.0; /* Stop the motion after the desired displacement is achieved */
    }

    /* Set the translational and rotational velocities */
    y_vel = 0.0;
    z_vel = 0.0;
    x_omega = 0.0;
    y_omega = 0.0;
    z_omega = 0.0;

    /* Assign the velocities to the UDF output arguments */
    vel[0] = x_vel;
    vel[1] = y_vel;
    vel[2] = z_vel;
    omega[0] = x_omega;
    omega[1] = y_omega;
    omega[2] = z_omega;
}

开始AI提供了一个具有加速度的x_vel，位移特别快，后面有让它考虑了加速和加速，它自动添加了sin函数来控制，还是很强的。

大概说一下DEFINE_CG_MOTION这个宏，这里的CG是指center of gravity，区域的重心，这个宏常用来指定网格的位移。

DEFINE_CG_MOTION( name, dt, vel, omega, time, dtime)