除了利用Profile进行运动指定之外,Fluent中还可以使用UDF宏来指定部件的运动。其中用于运动指定的宏主要有三个:

  • DEFINE_CG_MOTION
  • DEFINE_GEOM
  • DEFINE_GRID_MOTION

今天主要看第一个UDF宏DEFINE_CG_MOTION。

用途

DEFINE_CG_MOTION宏主要用于描述刚体的运动。所谓“刚体”,指的是在运动过程中部件几何形状不会发生任何改变,只是其质心位置发生改变。

在定义刚体的运动时,通常以速度方式进行显式定义。

形式

DEFINE_CG_MOTION宏的结构很简单。

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

其中:

name:为宏的名称,可以随意定义

dt:一个指针Dynamic_Thread *dt,存储动网格属性,通常不需要用户干预。

vel:平动速度,为一个数组,其中vel[0]为x方向速度,vel[1]为y方向速度,vel[2]为z方向速度。

omega:转动速度,omega[0]为x方向角速度,omega[1]为y方向角速度,omega[2]为z方向角速度。

time:当前时间。

dtime:时间步长。

DEFINE_CG_MOTION宏实际上是要返回数据vel或omega。__

实例

实例1:利用DEFINE_CG_MOTION宏定义速度:

\[u_x = 2 sin(3t)
\]

可以写成:

#include "udf.h"
DEFINE_CG_MOTION(velocity,dt,vel,omega,time,dtime)
{
vel[0] = 2* sin(3*time);
}

很简单,对不对?

再来个复杂点的例子。

实例2:已知作用在部件上的力F,计算部件在力F作用下的运动。

可以采用牛顿第二定律:

\[\int_{t_0}^{t}{dv}=\int_{t_0}^{t}{(F/m)}dt
\]

则速度可写为:

\[v_t = v_{t-\Delta t}+(F/m)\Delta t
\]

可写UDF宏为:

/************************************************************
* 1-degree of freedom equation of motion (x-direction)
* compiled UDF
************************************************************/
#include "udf.h" static real v_prev = 0.0;
static real time_prev = 0.0; DEFINE_CG_MOTION(piston,dt,vel,omega,time,dtime)
{
Thread *t;
face_t f;
real NV_VEC(A);
real force_x, dv; /* reset velocities */
NV_S(vel, =, 0.0);
NV_S(omega, =, 0.0);
if (!Data_Valid_P())
return;
/* get the thread pointer for which this motion is defined */
t = DT_THREAD(dt);
/* compute pressure force on body by looping through all faces */
force_x = 0.0;
begin_f_loop(f,t)
{
F_AREA(A,f,t);
force_x += F_P(f,t) * A[0];
}
end_f_loop(f,t)
/* compute change in velocity, dv = F*dt/mass */
dv = dtime * force_x / 50.0;
/* motion UDFs can be called multiple times and should not cause
false velocity updates */
if (time > (time_prev + EPSILON))
{
v_prev += dv;
time_prev = time;
}
Message("time = %f, x_vel = %f, x_force = %f\n", time, v_prev, force_x);
/* set x-component of velocity */
vel[0] = v_prev;
}

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