openFoam中的滑移网格教程

本次教程主要试一下openFoam中的滑移网格，本次的算例的网格采用的是simCafe.org网站上的网格文件，将网格文件拷到新建的AMI文件夹中，创建system文件夹和system文件夹下的controlDict文件，然后执行fluentMeshToFoam命令将fluent网格转换为openFoam格式网格，命令输入如下图所示，注意fluentMeshToFoam命令后要添加一个选项-writeZones，则转换完后openFoam网格单元组cellZone文件中会有各个旋转域的信息，省去后续的网格操作，此外该命令只能转换ascii码的fluent网格格式，需将2进制网格文件转换为ascii码格式。

转换成功后如下图所示：

该算例模拟了在来流以10m/s的速度流过轴流二维风扇，如下图中所示，风扇的转速为40RPM。

后面我们需要将修改网格的boundary文件，将各个流体域的交界面边界设置为cyclicAMI，修改界面如下图所示：

接着，我们创建constant下的dynamicMeshDict，由于该算例中有多个滑移旋转区域，因此选用的动网格方法为multiSolidBodyMotionFvMesh，solidBodyMotionFvMesh只支持一个网格旋转域，具体参数输入如下图中所示：

该算例中有四个旋转域，因此，有四个对应旋转的域参数字典信息。

后面修改边界条件参数，本例中湍流模型采用kepsilon模型，因此，其边界条件包含k和epsilon。压力边界条件设置分别如下所示：

/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\

| =========                 |                                                 |

| \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox           |

|  \\    /   O peration     | Version:  2.4.0                                 |

|   \\  /    A nd           | Web:      www.OpenFOAM.org                      |

|    \\/     M anipulation  |                                                 |

\*---------------------------------------------------------------------------*/

FoamFile

{

    version     2.0;

    format      ascii;

    class       volScalarField;

    object      p;

}

// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

dimensions      [0 2 -2 0 0 0 0];

internalField   uniform 0;

boundaryField

{

    FARFIELD2

    {

        type            freestreamPressure;

    }

    FARFIELD1

    {

        type            freestreamPressure;

    }

    "WALL.*"

    {

        type            zeroGradient;

    }

    frontAndBackPlanes

    {

        type            empty;

    }

    "HUB.*|BLADE.*"

    {

        type            cyclicAMI;

        value           $internalField;

    }

}

// ************************************************************************* //

速度边界设置如下：

/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\

| =========                 |                                                 |

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|  \\    /   O peration     | Version:  2.4.0                                 |

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|    \\/     M anipulation  |                                                 |

\*---------------------------------------------------------------------------*/

FoamFile

{

    version     2.0;

    format      ascii;

    class       volVectorField;

    object      U;

}

// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

dimensions      [0 1 -1 0 0 0 0];

internalField   uniform (10 0 0);

boundaryField

{

    FARFIELD1

    {

        type            freestream;

             freestreamValue      uniform (10 0 0);

    }

    FARFIELD2

    {

        type            freestream;

             freestreamValue      uniform (10 0 0);

    }

    "WALL.*"

    {

        type            rotatingWallVelocity;

        origin           (0 0 0);

        axis             (0 0 1);

        omega           0;

    }

    frontAndBackPlanes

    {

        type            empty;

    }

    "HUB.*|BLADE.*"

    {

        type            cyclicAMI;

        value           $internalField;

    }

}

// ************************************************************************* //

k边界设置：

/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\

| =========                 |                                                 |

| \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox           |

|  \\    /   O peration     | Version:  2.4.0                                 |

|   \\  /    A nd           | Web:      www.OpenFOAM.org                      |

|    \\/     M anipulation  |                                                 |

\*---------------------------------------------------------------------------*/

FoamFile

{

    version     2.0;

    format      ascii;

    class       volScalarField;

    location    "0";

    object      k;

}

// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

 

dimensions      [ 0 2 -2 0 0 0 0 ];

 

internalField   uniform 1;

 

boundaryField

{

    FARFIELD1

    {

        type        turbulentIntensityKineticEnergyInlet;

        intensity   0.05;          

        value       uniform 1;    

    }

    FARFIELD2

    {

        type            zeroGradient;

    }

    "WALL.*"

    {

        type           kqRWallFunction;

        value           uniform 0;

    }

    frontAndBackPlanes

    {

        type            empty;

    }

    "HUB.*|BLADE.*"

    {

        type            cyclicAMI;

        value           $internalField;

    }

}

 

 

// ************************************************************************* //

epsilon设置如下：

/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\

| =========                 |                                                 |

| \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox           |

|  \\    /   O peration     | Version:  2.4.0                                 |

|   \\  /    A nd           | Web:      www.OpenFOAM.org                      |

|    \\/     M anipulation  |                                                 |

\*---------------------------------------------------------------------------*/

FoamFile

{

    version     2.0;

    format      ascii;

    class       volScalarField;

    location    "0";

    object      epsilon;

}

// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

 

dimensions      [ 0 2 -3 0 0 0 0 ];

 

internalField   uniform 0;

 

boundaryField

{

    FARFIELD1

    {

        type            turbulentMixingLengthDissipationRateInlet;

             mixingLength    1;

             value                 uniform 20;

    }

    FARFIELD2

    {

        type            zeroGradient;

    }

    "WALL.*"

    {

        type             epsilonWallFunction;

        value           $internalField;

    }

 

    frontAndBackPlanes

    {

        type            empty;

    }

 

    "HUB.*|BLADE.*"

    {

        type            cyclicAMI;

        value           $internalField;

    }

}

// ************************************************************************* //

nut边界设置：

/*--------------------------------*- C++ -*----------------------------------*\

| =========                 |                                                 |

| \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox           |

|  \\    /   O peration     | Version:  2.4.0                                 |

|   \\  /    A nd           | Web:      www.OpenFOAM.org                      |

|    \\/     M anipulation  |                                                 |

\*---------------------------------------------------------------------------*/

FoamFile

{

    version     2.0;

    format      ascii;

    class       volScalarField;

    location    "0";

    object      nut;

}

// * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //

 

dimensions      [ 0 2 -1 0 0 0 0 ];

 

internalField   uniform 0;

 

boundaryField

{

    FARFIELD1

    {

        type            calculated;

    }

    FARFIELD2

    {

        type            zeroGradient;

    }

    "WALL.*"

    {

        type            nutkWallFunction;

        value           uniform 0;

    }

 

    frontAndBackPlanes

    {

        type            empty;

    }

 

    "HUB.*|BLADE.*"

    {

        type            cyclicAMI;

        value           $internalField;

    }

}

// ************************************************************************* //

最后执行命令pimpleDyMFoam进行计算求解，最终求解结果文件如下图所示。

至于后处理方面本处只简单展示一下0.3s时的速度云图。