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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 R U (H2 ) / ρ μ ，式中，H是上游渠道高度的 e 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 。 307 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： 308 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