OpenFOAM——运动和静止的同心圆柱之间的流动(库埃特流)

本算例来自《ANSYS Fluid Dynamics Verification Manual》中的VMFL001: Flow Between Rotating and Stationary Concentric Cylinders

内部圆柱以恒定的角速度1rad/s进行运动,而外圆柱保持静止。

 

连续性方程:

半径r方向的动量方程:

角度θ方向的动量方程:

每个圆柱的边界条件如下:

r=r0处,uθ=r0ω0

r=r1处,uθ=r1ω1

角度θ方向的动量方程的解具有如下形式:

通过边界条件可得到如下形式的解析解:

注:

r1和ω1表示外圆柱的半径和角速度,r0和ω0表示内圆柱的半径和角速度,

本算例的解析解为:

首先进行建模操作,任何建模软件均可,本算例采用ICEM直接建模,生成网格,然后利用OpenFOAM下转化网格,划分完成的网格如下,沿半径r方向设置100个节点:

接下来转入OpenFOAM的操作:

我们利用上次《平行平板间具有相对运动(库埃特流)》的算例新建本次的算例,使用下面的命令在原有算例的基础上新建算例:

foamCloneCase ./plate ./rotate

  

然后运行foamCleanPolyMesh清理掉原来算例中的网格

foamCleanPolyMesh

 

然后我们将刚才我们生成的.msh网格拷贝到rotate文件夹下

rotate文件夹下打开终端,输入fluentMeshToFoam(三维网格推荐使用fluent3DMeshToFoam)命令:

 

    转换完成后,constan文件夹下会多出一个polyMesh文件夹

接下来我们只需要修改新算例下0文件夹的pU文件,constant目录下的transportproperties文件和system目录下的controlDict文件,其他保持不变

我们打开constant文件夹下的transportproperties文件,此处我们将运动黏度设置为0.0002/s

 

然后对初始边界条件进行设置,下面转入0文件夹下进行操作:

0文件夹下我们可以看到UP两个文件:

接下来修改P文件和U文件

P文件当中的内容如下:

U文件当中的内容如下:

说明一下:

如果多个边界具有相同的边界条件,可以采用正则表达式去匹配,统一设置边界条件。比如本算例中,内外圆柱均是壁面,并且边界类型都是zeroGradient,那么我们就可以写为:

"(OUTTER|INNER)"

{

type            zeroGradient;

}

 

rotatingWallVelocity

边界名称

{

type         rotatingWallVelocity;

origin       向量;

axis         向量;

omega        数值;

}

说明:

该边界从名称上就可以看到是壁面旋转的边界,其中origin通过一组向量指定旋转中心,axis通过一组向量指定旋转轴,omega给定一个数值,指定旋转的角速度,单位是rad/somega项是一种数据输入类型,可以描述随时间变化的函数。

最后我们设置controlDict文件,我们为了保证库朗数小于1,我们只修改时间步长,设置为0.001,其他的我们保持默认不变

设置好以后,输入icoFoam开始计算

等到计算结束

将计算结果导入paraview里面进行处理

  

posted @ 2017-08-16 16:04  硫酸亚铜  阅读(1899)  评论(0编辑  收藏  举报