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l
e
n
t
被
动
运
动
< br>6
D
O
F
总
结
f
u
精品文档
利用
CFD
软件解决动网格问题，通常
可分为以下两类：
（
1
）主动型动网格
主动型动网格问题通常指的是边界
运动规律及运动状态已知，通常可由软件使
用者通过函数或程序进行描述。在程序计算过
程中，求解器调用边界运动轨迹
描述程序实现边界运动。这类动网格例子很多，如各类泵
、风扇等。
（
2
）被动型动网格
还有一类动网格问题，其边界运动规律往
往是未知的，常常需要通过计算边界
上的力或力矩，以此来求取边界的运动。在这类动网
格计算设置中，网格变化
规律难以预料，导致网格参数经常需要进行多次调整才能达到目
的。这类例子
在现实中其实也很多，比如风力发电机的叶轮、水轮机等。
解决主动型动网格问题比较容易，利用
CFD
软件提供的动网格模拟能力很容易
解决。需要关注的地方是边界运动后
，网格节点如何重新布置和生成。如在
FLUENT
软件中，其
动网格主要包括三种网格功能：弹簧光顺、动态层及网格重
构。利用网格重构功能几乎可
以解决所有主动型动网格问题。
那被动型动网格问题怎么处理
呢？一般来说，这类边界的运动都是由于内部流
体对其压力所造成的，那么就涉及到力和
力矩计算的问题。对于这类问题，在
FLUENT
软件中可以采
用
6DOF
模型进行计算。
需要注意的是，以上所有类型动网格计算均建立在边界为刚性的情况下。即不
会计算由于流动产生的力的作用导致的边界变形。若要计算边界变形，则需要
采用流
固耦合方法，利用固体求解器计算。被动型动网格中的力和力矩均是压
力对面的积分计算
而来。
1
、
6DOF
UDF
宏
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在
FLUENT
中利用
6DOF
是需要定
义
UDF
宏的。该宏的定义形式如下：
DEFINE_SDOF_PROPERTIES(name,
properties, dt ,time ,dtime)
函数中：
Name
：宏名称
Real *properties
：存储
6DOF
属性的数组
Dynamic_Thread
*dt
：存储制定的动网格属性
Real time
：当前时间
Real dtime
：时间步长
<
/p>
该
UDF
宏没有返回值。用户需要定义的
变变量为
name
、
properti
es
、
dt
、
dtime
。
在利用该
UDF
宏的过程中
,
需要注
意的是
properties
数组，其包含多种属性：
SDOF_MASS //
质量，定义方式如
properties[SDOF_MASS]=7.0
定义质
量
7kg
SDOF_IXX
，
SDOF_IYY
，
SOF_IZZ
，
//X
、
Y
、
Z
方向惯性矩
SDOF_IXY
，
SDOF_IXZ
，
SDOF_IYZ
，
//
惯性积
SDOF_LOAD
_LOCAL
，
//
布尔值，
FALSE
为全局坐标系，
TRUE
为体坐标系（局部坐
标系），默认为
FALSE
SDOF_LOAD_F_X
，
SDO
F_LOAD_F_Y
，
SDOF_LOAD_F_Z
，
//X
，
Y
，
Z
方向外力
SDOF_LOAD_M_X
，
SDOF_L
OAD_M_Y
，
SDOF_LOAD_M_Z
，
//
分别为
X
，
Y
，
Z
< br>方向外力
矩
SDOF_ZER
O_TRANS_X
，
SDOF_ZERO_TRANS_Y<
/p>
，
SDOF_ZERO_TRANS_Z
，
//
布尔值，
TRUE
表示该方向位移为
0
，默认为
FALSE
SDOF_ZERO_ROT_X
，
SDOF_ZERO_ROT_Y
，
SDOF_Z
ERO_ROT_Z
，
//
布尔值，<
/p>
TRUE
表
示该方向旋转自由度为
0
，默认值为
FALSE
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SDOF_SYMMETR
Y_X
，
SDOF_SYMMETRY_Y
，
SDOF_SYMMETRY_Z
，
//
指定半模型的对称
轴法向向量。在半模型运动时使用。
上面的变换变量可以应付绝大多数问题，然而在
FLUENT
中，用户还可以自定义
变换变量，这也
是通过
6DOF
属性变量实现，这些变量包括：
SDOF_CUSTOM_TRANS
，
//
布尔值，
TRUE
表
示使用自定义变换变量，
FALUSE
表示
不使用
SDOF_CTRANS_11
< br>，
SDOF_CTRANS_12
，
SDOF_CTRANS_13
，
SDOF_CTRANS
_21
，
SDOF_CTRANS_22
，
SDOF_CTRANS_23
，
SDOF_CTRANS_31
，
SDOF_CTRANS_3
2
，
SDOF_CTRANS_33
，
//
坐标旋转变量
< br>SDOF_DTRANS_11
，
SDOF_DTRAN
S_12
，
SDOF_DTRANS_13
，
SDOF_DTRANS_21
，
SDOF_DTRANS_22
，
SDOF_DTRANS_
23
，
SDOF_DTRANS_31
，
SDOF_DTRANS_32
，
S
DOF_DTRANS_33
，
//
衍
生旋转矩阵
这些旋转矩阵在实际使用中应用较少。
下面是一个简单的
SDOF
实例：
#include “udf.h”
DEFINE_SDOF_PROPERTIES(stage,prop,time,dtime)
{
prop[SDOF_MASS] = 800.0;
prop[SDOF_IXX] = 200;
Prop[SDOF_IYY] = 100;
Prop[SDOF_IZZ] = 100;
}
上面的
UDF
定义了一个名为
< br>stage
的
SDOF
宏，且质
量
800kg
，
X
方向转动惯量
为
200
，
Y
方向转动惯量
100
，
Z
方向转动惯量
100
2
、刚体参数的获取
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