6DOF应用于木球在水中上浮

这个学期刚开始学习fluent,一直在论坛里极力找寻相关例子模仿学习，现在将自己做好的一个木球上浮的简单例子分享给刚学习fluent的朋友。FLUENT中提供了6DOF模型，用于计算刚体在流体域空间的运动行为。该模型除了可以计算刚体模型的平移旋转等运动规律之外，还可以实时计算刚体模型的受力、加速度以及速度。配合FLUENT强大的动网格能力，利用6DOF模型能够模拟真实世界中的诸多现象。本例采用6DOF模型，配合VOF多相流模型，计算木制小球在水中的上浮过程。
1、建立几何模型
建立简单二维模型即可。如图1所示。重心坐标（0，0，0），木球直径80mm，重心距下部边界200mm，距上部边界800mm，左右均为400mm。

2、划分网格
在ICEM CFD中生成全三角形计算网格，如图2所示。设定上部边界为pressure_outlet，矩形上其它三条边为wall，小球边界为moving_wall。此处可以生成边界层网格，然后将边界层网格添加至另外的计算域moving_fluid，让该区域跟随moving_wall一起运动。然后将模型导出为msh文件。

3、UDF
UDF比较简单，如下所示。采用DEFINE_SDOF_PROPERTIES宏，给质量及三方向惯性矩赋值即可。

6DOF应用于木球在水中上浮的图3 woodball.txt

4、计算域设置
Fluent读入msh文件，scale网格设定合适的单位。将网格尺寸及显示尺寸均设为mm。如图3所示。

5、基本面板设置
设置Time为瞬态Transient，同时激活重力选项，设置重力加速度为Y方向-9.81m/s2。如图4所示。

6、模型面板设置
设置VOF多相流模型，如图5所示。设置body force formulation为Implicit Body Force。选择湍流模型为标准k-epsilon模型，采用标准壁面函数。

5.1.png

7、材料

材料数据库中添加water-liquid后，在结合UDF进行设置。
设置水为主相，空气为第二相。如图6所示。

8、边界条件设置

本例中需要设置的边界条件为出口边界。该边界设置为压力出口，静压为0。如图7所示。同时设置出口第二相组分为1.即出口全部为空气。

9、动网格设置

激活动网格。在Dynamic mesh面板中，激活smoothing与Remeshing方法，同时勾选Six DOF选项。如图8所示。点击Mesh Methods的Settings进入参数设置面板，在smoothing标签页下设置Spring Constant Factor为0.5，进入remeshing标签页，进行图9所示设置。关闭mesh method settings面板，进入six dof setting面板。进行如图10所示设置。勾选Write Motion History，这样运动数据即可写入文本文件。

设置完毕后关闭6DOF设置面板。