本案例利用Fluent中的VOF模型计算容器在加速度作用下内部油液的晃动问题。
在公众号之前的关于油箱晃动计算的推文中，利用UDF宏DEFINE_ZONE_MOTION以定义区域速度的形式来体现加速度。本案例演示另外一种方式：利用UDF宏DEFINE_SOURCE定义动量源的形式体现加速度。
1 问题描述
为演示方便，选取较为简单的几何模型。如下图所示，几何模型尺寸为20*40*10 cm，容器中包含一个2*8*10 cm的挡板。初始状态下容器水位为其高度的一半（10 cm）。
先给容器施加Z方向1m/s2的加速度，持续时间1 s，之后加速度为0，容器以1 m/s速度运动。
定义UDF函数为：
注：动量源=加速度×密度
在SCDM中划分全六面体计算网格，如下图所示。
2 Fluent设置
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以3D、Double Precision启动Fluent
2.1 General设置
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双击模型树节点General，点击右侧额面板按钮Scale…弹出网格缩放对话框，如下图所示，设置三方向的Scaling Factors为10，点击按钮Scale缩放网格
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双击模型树节点General，右侧面板如下图所示，激活选项Transient，设置重力加速度为Y 方向-9.81 m/s2
2.2 Models设置
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鼠标右键选择模型树节点Models > Viscous，点击弹出菜单项Model → Realizable k-epsilon激活湍流模型
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鼠标双击模型树节点Model > Multiphase弹出多相流模型设置对话框，如下图所示，激活Volume of Fluid多相流模型
2.3 Materials设置
从Fluent材料库中添加材料gasoil-liquid，采用默认材料参数，如下图所示。
2.4 Phases设置
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鼠标右键选择模型树节点Models > Multiphase > Phase > phase-1-Primary Phase，点击弹出菜单项Edit…编辑主相
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在弹出的对话框中，设置Name为air，指定Phase Material为air
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鼠标右键选择模型树节点Models > Multiphase > Phase > phase-2-Secondary-Phase，点击弹出菜单项Edit…编辑第二相
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在弹出的对话框中，设置Name为oil，指定Phase Material为gasoil-liquid
2.5 解释并加载UDF
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右键选择模型树节点User Defined Functions > Interpreted…弹出设置对话框
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如下图所示加载UDF源文件mom.c
2.6 Cell Zone Conditions
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双击模型树节点Cell Zone Conditions > solid，弹出如下图所示对话框，激活选项Source Terms，点击下方Z Momentum右侧的Edit…按钮编辑源项
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如下图所示设置源项为udf mom_source
2.7 Methods设置
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鼠标右键双击模型树节点Methods，右侧面板如下图所示设置
2.8 Initialization设置
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鼠标双击模型树节点Initialization，右侧面板激活选项Standard Initialization，采用默认参数设置，点击按钮Initialize进行初始化
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右键选择模型树节点Cell Registers，点击弹出菜单项New → Region…定义区域
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如下图所示参数定义区域，该区域被指定为油所占据的空间
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点击Initialization面板中的Patch…按钮弹出设置对话框，如下图所示，定义区域的油相体积分数为1
Patch完毕后各相分布如下图所示。
2.9 设置计算
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鼠标双击模型树节点Run Calculation，右侧面板设置选项Time Steps = 0.01 s，设置Number of Time Steps = 200
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点击按钮Calculate开始计算
3 计算结果
本案例仅为演示方法，后处理过程略去。
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取中面查看油相体积分布，如下图所示
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液面变化如下图所示
本篇文章来源于微信公众号: CFD之道
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