adina 例题primer31-39

问题 31 薄片状的变壁面高度的扩散体问题描述变壁面扩散体因其简单、能处理大量的数值和经验数据已成为CFD 规范的基本构造形式。

要查看详细出版信息，可参考：P. T. Williams and A. J. Baker, “Incompressible Computational Fluid Dynamics and the Continuity Constraint Method for the Three-Dimensional Navier-Stokes Equations”, Numerical Heat Transfer , Part B, 29:137-273, 1996.下面用4节点的FCBI 单元求解变壁面扩散体内的流体流动问题：指定流体是等温的，雷诺数为800。

雷诺数μρ/)2(H U R e =，式中，H 是上游渠道高度的两倍，U 是平均速度。

下面给出入口处的充分发展速度：采用无滑移壁面建渠道模型。

本例主要演示以下新内容： 把CFL 数用作松弛因子提高收敛性指定抛物线型的速度，并将之作为边界条件 使用FCBI 单元大部分的输入数据存在文件prob31_1.in 中。

UNIX 用户: 分析之前把verify/prime 目录下的prob31_1.in 文件复制到当前目录下。

Windows 用户: 分析之前把samples\primer 文件夹中的prob31_1.in 文件复制到工作文件夹中。

启动AUI ，选择有限元程序启动AUI ，从Program Module 的下拉式列表框中选ADINA-F 。

定义自动时间步的有关数据自动时间步：单击Analysis Options，选“Automatic Time-Stepping” 区域，并单击该区域右侧的…按钮，把“Time Step Subdivision is Controlled by”区域设置成“Courant Number”，Courant Number设置成50.0，单击OK两次关闭这两个对话框。

Courant Number (CFL数)设得小，可提高收敛性，尤其是提高最后一个荷载步的收敛性。

定义模型控制数据，建几何模型，指定边界条件、材料，定义单元组，指定网格划分数据下图是建几何模型用到的关键数据：建模的其它数据，如时间步、材料、边界条件、单元组、网格划分数据都放在了批处理文件prob31_1.in中。

单击Open，找到工作目录或工作文件夹，把‘Files of Type’设置成‘ADINA-IN Command Files (*.in)’，选文件prob31_1.in，单击Open，AUI处理批处理文件中的命令。

图形窗口如下图所示：定义并施加抛物线型的速度空间函数：要定义抛物线型的速度轮廓线，需先定义空间函数。

选Geometry—Spatial Functions—Line，增加Function Number 1，把Type设置成Quadratic， “u = 0”设置成0.0， “u=0.5”设置成1.5，“u=1.0”设置成 0.0，单击OK关闭对话框。

速度轮廓线：单击Apply Load图标，确认Load Type是Velocity后，单击Load Number区域右侧的Define...按钮。

在Define Velocity对话框中增加velocity 1，把Y velocity设置成76923.07，Z velocity设置成0.0，单击OK。

在Apply Usual Boundary Conditions/Loads对话框中，把“Apply to” 设置成Line，把表的第一行的Site #设置成5，Spatial Function设置成1，单击OK关闭对话框。

划分网格单击Mesh Surfaces，把“Nodes per Element”设置成4，在表的前三行输入1, 2, 3，单击OK。

单击Load Plot，图形窗口如下图所示，图中4-节点的单元是FCBI单元。

生成ADINA数据文件, 运行ADINA-F, 把结果文件载入到ADINA-PLOT单击Save，把数据库保存到文件prob31中。

单击Data File/Solution图标，把文件名设置成prob31，确认选了Run ADINA-F按钮后，单击Save。

ADINA-F运行完毕后，关闭所有对话框。

从Program Module的下拉式列表框中选择ADINA-PLOT，其余选默认，单击Open，打开结果文件prob31。

画结果图单击Model Outline和Quick Vector Plot，图形窗口如下图所示：查看变壁面右侧循环区域的长度。

单击Node Symbols，用Zoom放大循环区域的端部附近，图形窗口如下图所示：循环区域在指示节点处终止。

单击Query，再单击该指示节点，AUI在信息窗口中显示：Node 122, curr=( 0.00000E+00, 5.18750E-02, 4.45455E-04)因此循环区域的长度是(0.0519 – 0.005) = 0.0469，这一结果和14S = 0.0686的实验结果一致，其中，S是变壁面处的高度。

(参看本问题开始处的问题描述。

)退出AUI：选File—Exit退出AUI。

退出过程全部选用默认选项。

问题 32 用VOF法分析故障坝问题描述分析盆形构造中水的运动。

最初，盆形构造包括坝，水被大坝限制，如下图所示，开始分析时，删除大坝，水流入盆形构造的其它部分。

采用滑移壁面建盆形构造。

用VOF (流体体积)解决本问题。

分析期间，由流体中水的体积占1/2以上。

本例主要演示以下新内容：用流体体积（VOF）定义流体。

大部分的输入数据存在文件prob32_1.in和prob32_2.in中。

UNIX用户：分析之前把verify/prime目录下的prob32_1.in和prob32_2.in文件复制到当前目录下。

Windows用户:分析之前把samples\primer文件夹中的prob32_1.in和prob32_2.in文件复制到工作文件夹中。

启动AUI，选择有限元程序启动AUI，从Program Module的下拉式列表框中选ADINA-F。

定义模型控制数据分析类型：从Analysis Type的下拉式列表框中选Transient。

VOF的关键参数：选Model—Flow Assumptions，选“Use VOF Method”区域，单击VOFControl… 按钮。

把“Max. Number of Iterations Allowed”设置成50，单击OK两次关闭这两个对话框。

定义时间步，建几何模型，指定边界条件、材料下图是建几何模型用到的关键数据：定义的时间步、几何模型、材料、边界条件都放在了批处理文件prob32_1.in中。

单击Open，找到工作目录或工作文件夹，把‘Files of Type’设置成‘ADINA-IN Command Files (*.in)’，选文件 prob32_1.in，单击Open，AUI处理批处理文件中的命令。

图形窗口如下图所示：注意：壁面边界条件用于盆形构造的建模，壁面是滑移壁面；points 1和3处的速度被固定为0，若不固定，这些点处将产生相邻线的平均法线方向的滑移。

另外注意：并没有建坝自身的模型，只有通过选初始条件，大坝才可以出现在整个模型中。

定义和施加初始条件最初，水占据的是几何面1，空气占据其余的几何面。

选Model—Initial Conditions—Define，增加name INIT，把表的第一行的Variable设置成VOF-SPECIES1，Value设置成1.0，单击OK关闭对话框。

选Model—Initial Conditions—Apply，把“Apply to”设置成“Surfaces”，表的第一行的Surface # 设置成1，Initial Condition设置成INIT，单击OK关闭对话框。

定义单元组和VOF材料单击Define Element Groups图标，增加group 1，把Element Sub-Type设置成Planar，Default Material 设置成2，确认Associated VOF Material是1，单击该区域右侧的…按钮，在VOF Material 对话框中增加VOF Material Number 1，确认First Species对话框中的Material Number是1，单击OK两次关闭这两个对话框。

划分网格划分数据和划分网格命令放在批处理文件prob32_2.in中。

单击Open，把‘Files of Type’设置成‘ADINA-IN Command Files (*.in)’，选文件prob32_2.in，单击Open，AUI处理批处理文件中的命令。

图形窗口如下图所示：生成数据文件, 运行ADINA-F, 把结果文件载入到ADINA-PLOT单击Save，把数据库保存到文件prob32中。

单击Data File/Solution图标，把文件名设置成prob32，确认选了Run ADINA-F按钮后，单击Save。

ADINA-F运行180个时间步。

运行完毕后，关闭所有对话框。

从Program Module的下拉式列表框中选择ADINA-PLOT，其余选默认，单击Open，打开结果文件prob32。

画结果图单击Model Outline和Create Band Plot，把Band Plot Variable设置成(Fluid Variable:VOF_SPECIES_1)，单击OK。

用Pick和鼠标调整图形窗口，直到得到下图：图中，红色的是水，深兰色的是空气，其它颜色是水和空气的混合物。

出于演示的目的，假定VOF形式的所有区域中，水的体积都占了区域的一半以上。

单击ModifyBand Plot和Band Table…按钮，在Define Band Table Depiction 对话框中，把Number of Colors 设置成2，“Color for Minimum”设置成BLACK，“Color for Maximum”设置成WHITE，单击OK。

单击Band Rendering…按钮，把“Extreme Values”设置成“Do not Plot”，单击OK两次关闭这两个对话框。

图形窗口如下图所示：单击Movie Load Step制作动画。

水从坝的限制区流进了盆形构造的其它部分。

动画制作完成后，单击Animate进行播放，播放完毕后，单击Refresh 恢复图形窗口。

退出AUI：选File—Exit退出AUI。