32 Fluent实用案例 | 动网格高铁制动盘制动过程仿真 原创

本案例对高铁紧急制动时的制动盘温度场和速度场进行了仿真计算。由于涉及到传热、动网格之类的仿真计算，整个计算流程与计算模型十分复杂繁琐。因此在设计本案例的教学推文时，本节仅对制动盘的制动过程进行仿真计算教学。待大家掌握动网格、滑移网格两种制动过程的仿真之后，再分别展开热仿真的耦合教学。本案例采用800mm的车轮，600mm的制动盘，以100m/s的速度、5m/s^2的制动加速度为计算工况，展开了相对应的制动过程仿真计算。

1 workbench 设置

本案例具体设置如下图，由于几何较为复杂，因此首先在a中对车轮与制动盘进行了建模，然后分别划分平移运动区域、旋转运动区域和静止域。

2 SCDM 设置

2.1 导入几何

本案例几何结构比较复杂，首先是制动盘区域，具体的几何结构如下图所示，作为旋转域，给予1000mm的圆柱体 。具体的几何模型与边界条件如下所示：

其次是平移区域。几何结构如下图所示，该部分比较简单，主要是用于制动过程的模拟 。具体的几何模型与边界条件如下所示：

静止域几何结构如下图所示，为长方体流体域 。具体的几何模型与边界条件如下所示：

2.2 网格设置

采用 Fluent meshing 进行网格划分，除去层铺区域，其他区域采用多面体网格划分。具体的网格划分如下图所示：

采用 Fluent meshing 进行网格划分，层铺区域采用四面体网格划分。具体的网格划分如下图所示：

网格划分情况可以参考 Fluent meshing 层铺动网格划分教程（一）

3 FLUENT 设置

3.1 General设置与网格导入

首先导入网格，由于是三部分网格，因此需要通过附加case的方式，将其余两部分网格导入，然后勾选稳态计算，具体设置如下图所示。

3.2 材料设置

此处对材料进行设置，采用air作为流体计算材料，具体设置如下图所示：

3.3 模型设置

此处选择模型进行相关计算，具体设置如下图所示：

3.4 UDF设置

此处对刹车盘运动的udf进行编写，lc为旋转域所需udf，lc1为平移域所需udf，具体设置如下图所示：

C #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;    vel[0]=(100-5*t);    vel[1]=0;    vel[2]=0;     } DEFINE_CG_MOTION(lc1, dt, vel, omega, time, dtime) {        real t=CURRENT_TIME;    vel[0]=(100-5*t);    vel[1]=0;    vel[2]=0;     }

此处将UDF导入到fluent中，具体设置如下图所示：

3.5 interface设置

由于是多个域组成，因此需要通过interface将各个区域连接起来，具体设置如下图：

3.6 动网格设置

本案例最重要的便是动网格的设置，具体设置如下图：

其中红色框勾选为lc，其余为lc1.

3.7 初始化设置

首先进行标准初始化设置，具体设置如下图：

3.8 计算设置

此处进行的计算设置如下：

4 后处理结果

4.1 后处理结果

对制动过程的云图进行初步绘制，流线图如下所示：

对制动过程的云图进行初步绘制，截面速度云图如下所示：

对制动过程的云图进行初步绘制，速度矢量图如下所示：

制动过程中的速度云图动画结果如下所示 ： 制动过程中的压力云图动画结果如下所示：