34 Fluent实用案例 | 滑移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、滑移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。上一节已经展开了动网格制动盘散热过程的教学，因此本节展开滑移网格的耦合教学。

1 workbench 设置

本案例分为三个模块，其中分别是滑移网格运动区域，固体结构和外部静止域。

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：

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，需要打开能力方程，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，heatersource为刹车盘的热通量，具体设置如下图所示：

#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;
}
DEFINE_PROFILE(heatersource, thread, position)
{  
  face_t f;             
  real x[3];            
  real eff = 0.8;
  real u = 0.3;
  real F = 15000;
  real s = 0.03;    
  real w;               
  real v = 100;     
  real a = -5;        
  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] ;        
  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);
 }

C

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：

3.7 边界条件设置

需要对速度入口和热源温度进行设置，具体设置如下图：

3.8 初始化设置

首先进行标准初始化设置，具体设置如下图：

3.9 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

该部分和动网格得到的结果基本一致，因此就不在展示了。