本案例利用Fluent中的VOF模型和重叠网格技术,对水平圆柱以恒定速度入水问题进行了仿真计算。
以miao实验为例,展开砰击系数的计算。该案例仅作简单介绍,后续可以运用到小球自由落体入水、船舶出入水、水上飞机出入水等多种案例的计算。
1 workbench 设置
1.1 选择以下三个模块进行流体计算
2 SCDM 设置
2.1 导入几何
依据相关实验进行几何划分,具体尺寸如下图。
3 FLUENT 设置
3.1 General设置
由于是瞬态态求解问题,此处设置为稳态计算模式。并开启相关的重力选项。
3.2 网格导入
由于运用了重叠网格技术,因此导入方式有所不同。
首先导入背景网格,其次导入前景网格,前景网格导入方式如下图。
3.3 材料定义
本案例模拟圆柱入水,因此选择的材料为水。
3.4 模型设置
并开启VOF多相流模型。VOF模型设置如下,并开启表面张力,水的表面张力系数定义为常数0.072。
湍流模型选择k-e模型。
3.5 圆柱运动设置
对前景网格进行运动设置,采用网格运动的方式,本案例以实验中的0.5124m/s展开计算。具体的输入如下图所示。
3.6 边界条件设置
此处进行边界条件设置,上边界设置为压力出口,下边界设置为速度进口。前景网格外边界设置为overset边界。
3.7 初始化设置
首先进行初始化设置,此处采用标准初始化,相2的体积分数设置为1。
然后进行局部初始化设置,局部初始化前对水域进行网格标记,标记方式如下图。
标记成功后进行局部初始化的设置。
3.8 计算设置
进行初始化后,设置时间步长0.0001,计算步5000步。
开启抨击力监测,对圆柱入水抨击系数展开监测。
3.9 后处理设置
对计算完成后的圆柱恒定速度入水动画进行绘制。