33 Fluent实用案例 | 动网格高铁制动盘制动过程散热仿真 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。上一节已经展开了制动过程的教学，因此本节展开热仿真的耦合教学。

1 workbench 设置

与 Fluent 动网格+高铁制动盘制动过程仿真(一) 相比，增加了一个模块，是用来划分固体域网格。

2 SCDM 设置

2.1 导入几何

与 Fluent 动网格+高铁制动盘制动过程仿真(一) 一致，因此不做过多阐述：

固体域区域需要注意，各部分命名如下图：

2.2 网格设置

采用Fluent meshing进行网格划分，增加固体域网格划分，不做过多阐述：

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：

采用铸铁作为固体计算材料，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，heatersource为刹车盘的热通量，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-t)/0.4;   

vel[0]=(100-t);   

vel[1]=0;   

vel[2]=0;    

}

DEFINE_CG_MOTION(lc1, dt, vel, omega, time, dtime)

{       

real t=CURRENT_TIME;   

vel[0]=(100-t);   

vel[1]=0;   

vel[2]=0;    

}

DEFINE_PROFILE(heatersource, thread, position) 

{    

face_t f;             

real x[3];            

real eff = 0.85;      

real u = 0.3;        

real F = 20000;       

real s = 0.02;    

real w;               

real v = 100;     

real a = -1;        

w = 60 * 3.14 / 180.0;     

real tan_w = tan(w);    

begin_f_loop(f, thread)     

{        

F_CENTROID(x, f, thread);        

real t = CURRENT_TIME;             

real temp_x0 = x[0] - (v * t + 0.5 * a * t * t);        

real r = sqrt(temp_x0 * temp_x0 + x[1] * x[1]);            

if (r > 0.15 && r < 0.3)

{           

;        }        

else       

{           

r=0;        }       

real A = temp_x0 * tan_w - x[1];        

if (A >= 0.0 && x[1] >= 0.0)

{            

F_PROFILE( f, thread, position) = (eff * F * u * (v + a * t) / 0.4) * (r  / s);        } 

else 

{            

F_PROFILE( f, thread,position) = 0.0;        }    }    end_f_loop(f, thread);}

此处将UDF导入到fluent中，相关设置与 Fluent 动网格+高铁制动盘制动过程仿真(一) 一致，固体域所有网格选择lc的udf。

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，增加了固体域的动网格设置，具体设置如下图：

热通量设置如下：

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，截面速度云图如下所示：

制动过程中的制动盘温度云图动画结果如下所示 ： 制 动过程中的制动盘温度（边界值）动画结果如下所示：