应用Fluent的UDF二次开发对某隧道安全通风进行设计(11)
初步方案将排烟口间距定为60m，在火源下游处开启两个排烟口，见图3.1。该方案模型的网格信息为：含有308861个单元、645210个面和68645个网格节点。在模型设置中将“Solver”的时间项选为定常，启动能量方程，在“Viscous Model”中采用 湍流模型。在材料选项中添加固体类型材料“steel”即载重卡车的壁面材料为钢铁。数值计算过程中考虑重力的作用，所以要选中“Gravity”，对相应的重力加速度项进行设置；然后就是对边界条件的设置。最后，是对解法进行设置，设置结束后即可进行数值计算。Fluent的后处理器能让我们直观的看到CFD的计算结果。
图3.1 开启三个排烟口，间距为60m的隧道模型
3.3模型数据处理
3.3.1 没有使用UDF情况下的计算结果
为了便于比较使用和不使用UDF的差别，我们首先不采用任何UDF，对于上述三文、定常、层流的流动与传热问题使用Fluent的标准模块进行模拟，Inlet也采用常数3m/s的入口速度。
图3.2是该方案的残差监测曲线，经过133步的迭代计算该曲线已达到收敛。
图3.2 未使用UDF时隧道内残差监测曲线
再观察未使用UDF时隧道内温度分布云图，即图3.3。我们可以看到该火源内部最高的温度达到1330K，火源内的温度呈现明显的梯度变化。从x=6.5的观察面可以看到火源内部的高温区域偏向于火源的右侧，那是因为受到隧道内纵向风与排烟口的共同作用。
图3.3未使用UDF时隧道内温度云图分布
如图3.4a和3.4b是未使用UDF时隧道内速度云图分布,可以看出火源附近的流体运动受阻影响区域大约为50m左右。通风设计的过程中要考虑这个因素加强机械通风，从而保障发生火灾时减少人财物的损失。接近火源的通风口流速大于其它两个，其排烟口的流速为9.12m/s，剩余两个排烟口流速分别是8.20m/s和7.55m/s。
图3.4a 未使用UDF时隧道内速度云图分布
图3.4b 未使用UDF时隧道内速度云图分布
图3.5a，3.5b，3.5c和3.5d是三个排烟口的速度矢量图，从该图中可看到排烟口区域内的速度也是有变化的，其中排烟口内的中心区域速度较快，排烟口内的周边区域速度较慢。计算出了三个排烟口各自的平均速度以及开启三个排烟口的总排烟量，详见表3.4。
图3.5a 未使用UDF时隧道58米处界面的速度矢量图
图3.5b 未使用UDF时隧道58米处界面的速度矢量图
图3.5c 未使用UDF时隧道58米处界面的速度矢量图
图3.5d 未使用UDF时隧道58米处界面的速度矢量图
表3.5 排烟口的平均速度与总排烟量
排烟口序号 （m/s）
(m³/s)
(m³/s)
1 8.7 34.8 101.2
2 8.4 33.6
3 8.2 32.8
通过数值计算的结果得出该方案的总排烟量为101.2m³/s大于火源的产烟量80m³/s。
3.3.2使用关于速度的宏函数的UDF计算结果
UDF程序编写的基本步骤：分析试剂问题的模型，得到UDF对应的数学模型；将数学模型使用C语言源代码表达出来；编译调试UDF源程序；在Fluent中执行UDF；将所得结果与实际情况进行比较，若不满足要求，则需要重复上面的步骤，直到与实际情况吻合为止[18]。
自然界的风速度都是不同的，但是由于软件设计的需要Fluent提供的速度选项只能固定一个值，这是不符合实际情况的一个理想化的状况。可知通过公式u=0.1*y*（0.001-y）/(0.0005*0.0005)来计算可以得到更加精确的速度值。如图3.6表明这个源文件的名字myudf.c，被用来自定义一个定常的速度剖面。