ANSYS流固耦合應(yīng)用案例PPT課件

1、教程大綱教程大綱在這個(gè)教程中您將學(xué)到： 移動(dòng)網(wǎng)格 流體固體相互作用模擬 運(yùn)用ANSYS-MultiField模擬 同時(shí)處理兩個(gè)結(jié)果文件第1頁(yè)/共32頁(yè)問(wèn)題概述問(wèn)題概述在這個(gè)教程中，運(yùn)用一個(gè)簡(jiǎn)單的擺動(dòng)板例題來(lái)解釋怎樣建立以及模擬流體結(jié)構(gòu)相互作用的問(wèn)題。其中流體模擬在A(yíng)NSYS CFX求解器中運(yùn)行，而用ANSYS軟件包中的FEA來(lái)模擬固體問(wèn)題。模擬流固相互作用的整個(gè)過(guò)程中需要兩個(gè)求解器的耦合運(yùn)行，ANSYSMultiField求解器提供了耦合求解的平臺(tái)。第2頁(yè)/共32頁(yè)模擬中固體問(wèn)題的描述模擬中固體問(wèn)題的描述開(kāi)始模擬1.運(yùn)行ANSYS Workbench2.點(diǎn)擊Empty Project將出現(xiàn)Pr

2、oject界面，在此界面中有一個(gè)一個(gè)未存儲(chǔ)的Project3.選擇FileSave4.把目錄設(shè)在你的工作目錄，文件名設(shè)為OscillatingPlate5.點(diǎn)擊Save6.在Project界面左邊工作面板的Link to Geometry File下，點(diǎn)擊Browse，打開(kāi)所提供的OscillatingPlate.agdb文件7.確認(rèn)OscillatingPlate.agdb被選（高亮顯示），點(diǎn)擊New simulation第3頁(yè)/共32頁(yè)模擬中固體問(wèn)題的描述模擬中固體問(wèn)題的描述建立固體材料1.當(dāng)模擬界面展開(kāi)，在模擬界面左邊的目錄樹(shù)中展開(kāi)Geometry2.選擇Solid，在底下Details

3、窗口中，選擇Material3.緊連材料名Structural Steel，用鼠標(biāo)選擇New Material4.當(dāng)Engineering Data窗口出現(xiàn)，鼠標(biāo)右擊New Material，并重命名為Plate5.設(shè)置Youngs Modulus（楊氏模量）為2.5e06 Pa，Poissons Ratio（泊松比）為0.35，Density（密度）為2550kg m-36.點(diǎn)擊位于Workbench界面上方的Simulation以回到模擬界面第4頁(yè)/共32頁(yè)模擬中固體問(wèn)題的描述模擬中固體問(wèn)題的描述基本分析設(shè)置1.從工具欄選擇New AnalysisTransient Stress2.選擇A

4、nalysis Settings，在Details窗口，設(shè)置Auto Time Stepping為off3.設(shè)置Time Step為0.1 s4.在整個(gè)窗口底邊靠右的Tabular Data面板，設(shè)置End Time為5.0第5頁(yè)/共32頁(yè)模擬中固體問(wèn)題的描述模擬中固體問(wèn)題的描述加入載荷加入載荷 固定支撐：為確保薄板的底部固定于平板，需要設(shè)置固定支撐條件。1.右擊目錄樹(shù)中Transient Stress，在快捷菜單中選擇Insert Fixed Support2.用旋轉(zhuǎn)鍵 旋轉(zhuǎn)幾何模型，以便可以看見(jiàn)模型底面（low-y），然后選擇 并點(diǎn)擊底面（low-y）3.在Details窗口，選擇Geom

5、etry，然后點(diǎn)擊No Selection使Apply按鈕出現(xiàn)（如果需要）。點(diǎn)擊Apply以設(shè)置固支。第6頁(yè)/共32頁(yè)模擬中固體問(wèn)題的描述模擬中固體問(wèn)題的描述加入載荷加入載荷流固界面1.右擊目錄樹(shù)中Transient Stress，在快捷菜單中選擇Insert Fluid Solid Interface2.用旋轉(zhuǎn)鍵 旋轉(zhuǎn)幾何模型，以便可以方便的通過(guò) 鈕在流固界面上選擇三個(gè)面（low-x, high-y and high-x faces），注意這樣會(huì)自動(dòng)生成1個(gè)流固界面。第7頁(yè)/共32頁(yè)模擬中固體問(wèn)題的描述模擬中固體問(wèn)題的描述加入載荷加入載荷壓力加載1.右擊目錄樹(shù)中Transient Stres

6、s，在快捷菜單中選擇Insert Pressure2.在Geometry中選擇low-x面3.在Details窗口，選擇Magnitude，用出現(xiàn)的箭頭選擇Tabular（Time）4.在整個(gè)視窗的右底邊Tabular Data面板，在表中相對(duì)應(yīng)于時(shí)間為0 s設(shè)置壓力為100 pa5.表中需要繼續(xù)輸入兩排參數(shù)，100 pa對(duì)應(yīng)于0.499 s， 0 pa對(duì)應(yīng)于0.5 s第8頁(yè)/共32頁(yè)模擬中固體問(wèn)題的描述模擬中固體問(wèn)題的描述記錄記錄ANSYS輸入文件輸入文件 現(xiàn)在，模擬設(shè)置已經(jīng)完成。在Simulation中ANSYS MultiField并不運(yùn)行，因此用求解器按鈕并不能得到結(jié)果1.然而，在目錄

7、樹(shù)中的高亮Solution中，選擇Tools Write ANSYS Input File，把結(jié)果寫(xiě)進(jìn)文件OscillatingPlate.inp2.網(wǎng)格是自動(dòng)生成的，如果想檢查，可以在目錄樹(shù)中選擇Mesh3.保存Simulation數(shù)據(jù)，返回Oscillating Plate Project面板，存儲(chǔ)Project第9頁(yè)/共32頁(yè)創(chuàng)建一個(gè)新的模擬：1.開(kāi)始ANSYS CFX-Pre.2.選擇File New Simulation.3.選擇 General 并點(diǎn)擊 OK.4.選擇 File Save Simulation As.5.在File name欄欄, 敲入 OscillatingPla

8、te.6.點(diǎn)擊 Save.設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在A(yíng)NSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField第10頁(yè)/共32頁(yè)設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在A(yíng)NSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField輸入網(wǎng)格1.右擊Mesh 并旋轉(zhuǎn) Import Mesh.2.選擇提供的網(wǎng)格文件OscillatingPlate.gtm.3.點(diǎn)擊Open.第11頁(yè)/共32頁(yè)設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在A(yíng)NSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField設(shè)置仿真類(lèi)型：1.選擇 Insert Simulation Type.2.應(yīng)用以下設(shè)置： 3

9、.點(diǎn)擊OK第12頁(yè)/共32頁(yè)設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在A(yíng)NSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField建立流體物質(zhì)1. 選擇 Insert Material.2. 把新物質(zhì)名定義為 Fluid.3. 應(yīng)用以下設(shè)置4. 點(diǎn)擊OK第13頁(yè)/共32頁(yè)設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在A(yíng)NSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField 創(chuàng)建域：為了使ANSYS Solver能夠把網(wǎng)格變形信息傳遞給CFX Solver，在CFX中必須激活網(wǎng)格移動(dòng)。1.重命名Default Domain為OscillatingPlate，并打開(kāi)進(jìn)行編輯2.應(yīng)用以下設(shè)置3.點(diǎn)擊

10、OK第14頁(yè)/共32頁(yè)設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在A(yíng)NSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField創(chuàng)建邊界條件流體外部邊界1.創(chuàng)建一個(gè)新邊界條件，命名為Interface.2.應(yīng)用以下設(shè)置3.點(diǎn)擊OK第15頁(yè)/共32頁(yè)設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在A(yíng)NSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField對(duì)稱(chēng)邊界條件1.創(chuàng)建一個(gè)新邊界條件，命名為Sym1.2.應(yīng)用以下設(shè)置3.點(diǎn)擊OK4.創(chuàng)建一個(gè)新邊界條件，命名為Sym25.應(yīng)用以下設(shè)置6.點(diǎn)擊OK第16頁(yè)/共32頁(yè)設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在A(yíng)NSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS Mult

11、iField設(shè)置初始值1.點(diǎn)擊 Global Initialization2.應(yīng)用以下設(shè)置3.點(diǎn)擊OK第17頁(yè)/共32頁(yè)設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在A(yíng)NSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField設(shè)置求解器控制1.點(diǎn)擊Solver Control2.應(yīng)用以下設(shè)置3.點(diǎn)擊OK第18頁(yè)/共32頁(yè)設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在A(yíng)NSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField設(shè)置輸出控制1.點(diǎn)擊Output Control2.點(diǎn)擊 Trn Results 鍵3.創(chuàng)建一個(gè)瞬態(tài)結(jié)果，用默認(rèn)的文件名4.對(duì) Transient Results 1應(yīng)用以下設(shè)置5

12、.點(diǎn)擊 Monitor 鍵6.選擇Monitor Options第19頁(yè)/共32頁(yè)設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在A(yíng)NSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField7.在Monitor Points and Expressions下a.點(diǎn)擊Add new item ，采用默認(rèn)的名字b.設(shè)置 Option 為 Cartesian Coordinatesc.設(shè)置 Output Variables List 為T(mén)otal Mesh Displacement Xd.設(shè)置Cartesian Coordinates為0, 1, 08.點(diǎn)擊OK第20頁(yè)/共32頁(yè)設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)

13、題、在A(yíng)NSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField輸出求解器文件(.def)1.點(diǎn)擊Write Solver File2.如果 Physics Validation Summary 對(duì)話(huà)框出現(xiàn)，點(diǎn)擊 Yes 以繼續(xù)3.應(yīng)用以下設(shè)置4.確選擇是 Start Solver Manager ，點(diǎn)擊 Save5.如果發(fā)現(xiàn)文件已經(jīng)存在，點(diǎn)擊Overwrite6.退出ANSYS CFX-Pre，自己決定是否存儲(chǔ)模擬文件 (.cfx)第21頁(yè)/共32頁(yè)通過(guò)通過(guò) ANSYS CFX-Solver Manager 獲得結(jié)果獲得結(jié)果 ANSYS Multifield simulation

14、的運(yùn)行需要CFX和ANSYS聯(lián)合求解1.確認(rèn)Define Run 對(duì)話(huà)框出現(xiàn)2.在 MultiField 鍵, 確認(rèn) ANSYS 輸入文件地址是正確的3.確認(rèn)ANSYS Install Root 設(shè)置是正確的4.點(diǎn)擊Start Run第22頁(yè)/共32頁(yè)通過(guò)通過(guò) ANSYS CFX-Solver Manager 獲得結(jié)果獲得結(jié)果ANSYS輸出文件1.點(diǎn)擊User Points 鍵，觀(guān)察薄板上部隨著求解怎樣變形2.當(dāng)求解完成， ANSYS CFX-Solver Manager 會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話(huà)框通知你，點(diǎn)擊Yes 以繼續(xù)3.如果在standalone模式下運(yùn)行 ANSYS CFX-Solver ，關(guān)

15、閉 ANSYS CFX-Solver Manager第23頁(yè)/共32頁(yè)通過(guò)通過(guò) ANSYS CFX-Post 觀(guān)察結(jié)果觀(guān)察結(jié)果在固體薄板上觀(guān)察結(jié)果1.顯示Boundary ANSYS(在 ANSYS Domain ANSYS中)2.對(duì) Boundary ANSYS進(jìn)行如下設(shè)置3.點(diǎn)擊Apply4.選擇Tools Timestep Selector ，打開(kāi)Timestep Selector 對(duì)話(huà)框5.選擇 value 值為1 s ，點(diǎn)擊Apply第24頁(yè)/共32頁(yè)通過(guò)通過(guò) ANSYS CFX-Post 觀(guān)察結(jié)果觀(guān)察結(jié)果相應(yīng)的瞬態(tài)結(jié)果被加載，可看到網(wǎng)格在CFX和ANSYS區(qū)中移動(dòng)1.去除 Boun

16、dary ANSYS復(fù)選框的選擇2.創(chuàng)建等值線(xiàn)，設(shè)置Locations 為Boundary ANSYS 和Sym2， 設(shè)置 Variable為T(mén)otal Mesh Displacement，點(diǎn)擊Apply3.打開(kāi)Timestep Selector 對(duì)話(huà)框，選擇 value 值為1.1 s這樣可以驗(yàn)證Total Mesh Displacement在CFX和ANSYS區(qū)域中是連續(xù)變化的第25頁(yè)/共32頁(yè)通過(guò)通過(guò) ANSYS CFX-Post 觀(guān)察結(jié)果觀(guān)察結(jié)果接下來(lái)1. 打開(kāi)Timestep Selector 對(duì)話(huà)框，選擇 value 值為1.1 s2. 置鼠標(biāo)于瀏覽器中背景顏色顯示的地方，右擊，選

17、擇Deformation Auto3. 為真實(shí)的反映變形，右擊， 選擇 Deformation True Scale第26頁(yè)/共32頁(yè)通過(guò)通過(guò) ANSYS CFX-Post 觀(guān)察結(jié)果觀(guān)察結(jié)果創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)1.去除 Contour 1復(fù)選框選擇2.顯示 Sym23.對(duì) Sym2應(yīng)用以下設(shè)置4.點(diǎn)擊Apply5.創(chuàng)建一個(gè)矢量圖，設(shè)置Locations為Sym1，設(shè)置Variable 為 Velocity，設(shè)置Colour 為 Constant 并為黑色 ，點(diǎn)擊Apply第27頁(yè)/共32頁(yè)通過(guò)通過(guò) ANSYS CFX-Post 觀(guān)察結(jié)果觀(guān)察結(jié)果6.顯示 Boundary ANSYS，設(shè)置 Color 為

18、constant blue.7.右擊瀏覽器的空白區(qū)域， 選擇 Predefined Camera View Towards-Z，放大薄板以清晰的觀(guān)察8.點(diǎn)擊 Animation ，動(dòng)畫(huà)對(duì)話(huà)框?qū)⒊霈F(xiàn)9.在動(dòng)畫(huà)對(duì)話(huà)框a.點(diǎn)擊 ，創(chuàng)建KeyframeNo1b.在Keyframe Creation and Editing列表突出KeyframeNo1，然后# of Frames設(shè)為48c.在時(shí)間步數(shù)選擇器加載最后一步，value為50d.點(diǎn)擊 ，創(chuàng)建KeyframeNo2e.點(diǎn)擊More Animation Options ，展開(kāi)Animation對(duì)話(huà)框第28頁(yè)/共32頁(yè)通過(guò)通過(guò) ANSYS CFX-Post 觀(guān)察結(jié)果觀(guān)察結(jié)果f. 點(diǎn)擊Options 鈕g. 在 Options上，設(shè)置 MPEG Size 為 720 X 4