Fluent动网格【3】：DEFINE_CG_MOTION宏

除了利用Profile进行运动指定之外，Fluent中还可以使用UDF宏来指定部件的运动。其中用于运动指定的宏主要有三个：

• DEFINE_CG_MOTION
• DEFINE_GEOM
• DEFINE_GRID_MOTION

今天主要看第一个UDF宏DEFINE_CG_MOTION。

用途

DEFINE_CG_MOTION宏主要用于描述刚体的运动。所谓“刚体”，指的是在运动过程中部件几何形状不会发生任何改变，只是其质心位置发生改变。

在定义刚体的运动时，通常以速度方式进行显式定义。

形式

DEFINE_CG_MOTION宏的结构很简单。

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

其中：

name：为宏的名称，可以随意定义

dt：一个指针Dynamic_Thread *dt，存储动网格属性，通常不需要用户干预。

vel：平动速度，为一个数组，其中vel[0]为x方向速度，vel[1]为y方向速度，vel[2]为z方向速度。

omega：转动速度，omega[0]为x方向角速度，omega[1]为y方向角速度，omega[2]为z方向角速度。

time：当前时间。

dtime：时间步长。

DEFINE_CG_MOTION宏实际上是要返回数据vel或omega。__

实例

实例1：利用DEFINE_CG_MOTION宏定义速度：

\[u_x = 2 sin(3t) \]

可以写成：

#include "udf.h"
DEFINE_CG_MOTION(velocity,dt,vel,omega,time,dtime)
{
  vel[0] = 2* sin(3*time); 
}

很简单，对不对？

再来个复杂点的例子。

实例2：已知作用在部件上的力F，计算部件在力F作用下的运动。

可以采用牛顿第二定律：

\[\int_{t_0}^{t}{dv}=\int_{t_0}^{t}{(F/m)}dt \]

则速度可写为：

\[v_t = v_{t-\Delta t}+(F/m)\Delta t \]

可写UDF宏为：

/************************************************************
* 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;
}