【UDF实例】03：温度相关的粘度

1 案例描述

本案例计算模型如下图所示。

几何采用对称模型，上壁面被分为2部分，其中一部分温度为290K，另一部分温度280K。入口速度0.001 m/s，温度290K。计算介质为液态金属，其粘度与温度相关，其粘度表示为：

采用UDF红DEFINE_PPROPERTY定义粘度：

#include "udf.h"
DEFINE_PROPERTY(user_vis, cell, thread)
{  
   float temp, mu;
  temp = C_T(cell, thread);
  {      
        if ( temp > 288. )
          mu = 5.5e-3;      
        else if ( temp >= 286. )
          mu = 143.2135 - 0.49725 * temp;
        else
          mu = 1.0;
  }  
        return mu;
}

源文件中C_T宏为获取单元的温度。

2 读取网格

• 以2D方式Fluent

• 利用菜单File → Read → Mesh…读取网格文件

本案例网格模型较为简单，如下图所示。

3 开启能量方程

• 右键点击模型树节点Setup > Models > Energy，选择弹出菜单On

4 加载UDF

本UDF可以采用解释方式加载运行。

• 右键点击模型树节点Parameters & Customization > User Defined Functions > Interpreted…

• 在弹出的对话框中点击Browse按钮加载UDF文件viscosity.c

• 点击按钮Interpret解释UDF并加载

5 添加材料

• 鼠标右键点击模型树节点Materials > Fluid，选择弹出菜单New…

• 在弹出的对话框中，设置Name为liquid_metal

• 设置Density为8000 kg/m3

• 设置Cp为680 j/kg-k

• 设置Thermal Conductivity为30 w/m-k

• 设置Viscosity为user-defined，并选择前面加载的udf

• 点击按钮Change/Create创建材料

6 Cell Zone Conditions

设置区域内的材料。

• 右键点击模型树节点Cell Zone Conditions > fluid-8，选择弹出菜单Edit…

• 在弹出的菜单中选Material Name为liquid_metal

• 点击OK按钮关闭对话框

7 设置边界条件

1、wall-2

• 右键点击模型树节点Boundary Conditions > wall-2，选择菜单项Edit…

• 弹出的对话框中，设置Thermal标签页下Thermal Conditions为Temperature，设置Termperature为280 K

2、 wall-3

采用相同的方式，设置wall-3边界的温度为290K

3、Velocity-inlet-6

• 设置其速度为0.001 m/s

• 设置其温度为290 K

4、pressure-outlet-7

• 设置其Backflow Total Temperature为290 K

8 初始化

• 鼠标右键点击模型树节点Solution > Initialization，选择菜单项Initialize进行初始化

9 进行计算

• 双击模型树节点Run Calculation

• 右侧面板中设置Number of Iterations为300

• 点击按钮Calculate进行计算

计算在173步收敛到1e-3。计算残差如下图所示。

10 后处理

查看粘度分布。

• 右键点击模型树节点Results > Graphics > Contours，选择菜单项Edit…

• 在弹出的对话框中设置contours of为Properties…及Molecular Viscosity

• 点击Save/Display按钮显示粘度云图分布

摩尔粘度分布如下图所示。