除了利用Profile進行運動指定之外,Fluent中還可以使用UDF宏來指定部件的運動。其中用於運動指定的宏主要有三個:
- DEFINE_CG_MOTION
- DEFINE_GEOM
- DEFINE_GRID_MOTION
今天主要看第一個UDF宏DEFINE_CG_MOTION。
用途
DEFINE_CG_MOTION宏主要用於描述剛體的運動。所謂“剛體”,指的是在運動過程中部件幾何形狀不會發生任何改變,只是其質心位置發生改變。
在定義剛體的運動時,通常以速度方式進行顯式定義。
形式
DEFINE_CG_MOTION宏的結構很簡單。
DEFINE_CG_MOTION(name,dt,vel,omega,time,dtime)
其中:
name:為宏的名稱,可以隨意定義
dt:一個指針Dynamic_Thread *dt,存儲動網格屬性,通常不需要用戶干預。
vel:平動速度,為一個數組,其中vel[0]為x方向速度,vel[1]為y方向速度,vel[2]為z方向速度。
omega:轉動速度,omega[0]為x方向角速度,omega[1]為y方向角速度,omega[2]為z方向角速度。
time:當前時間。
dtime:時間步長。
DEFINE_CG_MOTION宏實際上是要返回數據vel或omega。__
實例
實例1:利用DEFINE_CG_MOTION宏定義速度:
\[u_x = 2 sin(3t) \]
可以寫成:
#include "udf.h"
DEFINE_CG_MOTION(velocity,dt,vel,omega,time,dtime)
{
vel[0] = 2* sin(3*time);
}
很簡單,對不對?
再來個復雜點的例子。
實例2:已知作用在部件上的力F,計算部件在力F作用下的運動。
可以采用牛頓第二定律:
\[\int_{t_0}^{t}{dv}=\int_{t_0}^{t}{(F/m)}dt \]
則速度可寫為:
\[v_t = v_{t-\Delta t}+(F/m)\Delta t \]
可寫UDF宏為:
/************************************************************
* 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;
}