ANSYS流固耦合分析實例

1、ANSYS流固耦合分析示例流固耦合分析示例教程大綱教程大綱在這個教程中您將學到： 移動網格 流體固體相互作用模擬 運用ANSYS-MultiField模擬 同時處理兩個結果文件問題概述問題概述在這個教程中，運用一個簡單的擺動板例題來解釋怎樣建立以及模擬流體結構相互作用的問題。其中流體模擬在ANSYS CFX求解器中運行，而用ANSYS軟件包中的FEA來模擬固體問題。模擬流固相互作用的整個過程中需要兩個求解器的耦合運行，ANSYSMultiField求解器提供了耦合求解的平臺。模擬中固體問題的描述模擬中固體問題的描述開始模擬1.運行ANSYS Workbench2.點擊Empty Project

2、將出現(xiàn)Project界面，在此界面中有一個一個未存儲的Project3.選擇FileSave4.把目錄設在你的工作目錄，文件名設為OscillatingPlate5.點擊Save6.在Project界面左邊工作面板的Link to Geometry File下，點擊Browse，打開所提供的OscillatingPlate.agdb文件7.確認OscillatingPlate.agdb被選（高亮顯示），點擊New simulation模擬中固體問題的描述模擬中固體問題的描述建立固體材料1.當模擬界面展開，在模擬界面左邊的目錄樹中展開Geometry2.選擇Solid，在底下Details窗口中

3、，選擇Material3.緊連材料名Structural Steel，用鼠標選擇New Material4.當Engineering Data窗口出現(xiàn)，鼠標右擊New Material，并重命名為Plate5.設置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.點擊位于Workbench界面上方的Simulation以回到模擬界面模擬中固體問題的描述模擬中固體問題的描述基本分析設置1.從工具欄選擇New AnalysisTransient Stress2.選擇Analysis Set

4、tings，在Details窗口，設置Auto Time Stepping為off3.設置Time Step為0.1 s4.在整個窗口底邊靠右的Tabular Data面板，設置End Time為5.0模擬中固體問題的描述模擬中固體問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，需要設置固定支撐條件。1.右擊目錄樹中Transient Stress，在快捷菜單中選擇Insert Fixed Support2.用旋轉鍵 旋轉幾何模型，以便可以看見模型底面（low-y），然后選擇 并點擊底面（low-y）3.在Details窗口，選擇Geometry，然后點擊No Selecti

5、on使Apply按鈕出現(xiàn)（如果需要）。點擊Apply以設置固支。模擬中固體問題的描述模擬中固體問題的描述加入載荷加入載荷流固界面1.右擊目錄樹中Transient Stress，在快捷菜單中選擇Insert Fluid Solid Interface2.用旋轉鍵 旋轉幾何模型，以便可以方便的通過 鈕在流固界面上選擇三個面（low-x, high-y and high-x faces），注意這樣會自動生成1個流固界面。模擬中固體問題的描述模擬中固體問題的描述加入載荷加入載荷壓力加載1.右擊目錄樹中Transient Stress，在快捷菜單中選擇Insert Pressure2.在Geometr

6、y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.在整個視窗的右底邊Tabular Data面板，在表中相對應于時間為0 s設置壓力為100 pa5.表中需要繼續(xù)輸入兩排參數(shù)，100 pa對應于0.499 s， 0 pa對應于0.5 s模擬中固體問題的描述模擬中固體問題的描述記錄記錄ANSYS輸入文件輸入文件 現(xiàn)在，模擬設置已經完成。在Simulation中ANSYS MultiField并不運行，因此用求解器按鈕并不能得到結果1.然而，在目錄樹中的高亮Solution中，選擇Tools Write ANSYS Input Fi

7、le，把結果寫進文件OscillatingPlate.inp2.網格是自動生成的，如果想檢查，可以在目錄樹中選擇Mesh3.保存Simulation數(shù)據(jù)，返回Oscillating Plate Project面板，存儲Project創(chuàng)建一個新的模擬：1.開始ANSYS CFX-Pre.2.選擇File New Simulation.3.選擇 General 并點擊 OK.4.選擇 File Save Simulation As.5.在File name欄欄, 敲入 OscillatingPlate.6.點擊 Save.設置流體問題、在設置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設置中設置ANS

8、YS MultiField設置流體問題、在設置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設置中設置ANSYS MultiField輸入網格1.右擊Mesh 并旋轉 Import Mesh.2.選擇提供的網格文件OscillatingPlate.gtm.3.點擊Open.設置流體問題、在設置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設置中設置ANSYS MultiField設置仿真類型：1.選擇 Insert Simulation Type.2.應用以下設置： 3.點擊OK設置流體問題、在設置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設置中設置ANSYS MultiField建立流體物質1. 選擇 I

9、nsert Material.2. 把新物質名定義為 Fluid.3. 應用以下設置4. 點擊OK設置流體問題、在設置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設置中設置ANSYS MultiField 創(chuàng)建域：為了使ANSYS Solver能夠把網格變形信息傳遞給CFX Solver，在CFX中必須激活網格移動。1.重命名Default Domain為OscillatingPlate，并打開進行編輯2.應用以下設置3.點擊OK設置流體問題、在設置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設置中設置ANSYS MultiField創(chuàng)建邊界條件流體外部邊界1.創(chuàng)建一個新邊界條件，命名為Interfa

10、ce.2.應用以下設置3.點擊OK設置流體問題、在設置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設置中設置ANSYS MultiField對稱邊界條件1.創(chuàng)建一個新邊界條件，命名為Sym1.2.應用以下設置3.點擊OK4.創(chuàng)建一個新邊界條件，命名為Sym25.應用以下設置6.點擊OK設置流體問題、在設置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設置中設置ANSYS MultiField設置初始值1.點擊 Global Initialization2.應用以下設置3.點擊OK設置流體問題、在設置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設置中設置ANSYS MultiField設置求解器控制1.點擊S

11、olver Control2.應用以下設置3. 點擊OK設置流體問題、在設置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設置中設置ANSYS MultiField設置輸出控制1.點擊Output Control2.點擊 Trn Results 鍵3.創(chuàng)建一個瞬態(tài)結果，用默認的文件名4.對 Transient Results 1應用以下設置5.點擊 Monitor 鍵6.選擇Monitor Options設置流體問題、在設置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設置中設置ANSYS MultiField7.在Monitor Points and Expressions下a.點擊Add new it

12、em ，采用默認的名字b.設置 Option 為 Cartesian Coordinatesc.設置 Output Variables List 為Total Mesh Displacement Xd.設置Cartesian Coordinates為0, 1, 08.點擊OK設置流體問題、在設置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設置中設置ANSYS MultiField輸出求解器文件(.def)1.點擊Write Solver File2.如果 Physics Validation Summary 對話框出現(xiàn)，點擊 Yes 以繼續(xù)3.應用以下設置4.確選擇是 Start Solver M

13、anager ，點擊 Save5.如果發(fā)現(xiàn)文件已經存在，點擊Overwrite6.退出ANSYS CFX-Pre，自己決定是否存儲模擬文件 (.cfx)通過通過 ANSYS CFX-Solver Manager 獲獲得結果得結果 ANSYS Multifield simulation的運行需要CFX和ANSYS聯(lián)合求解1.確認Define Run 對話框出現(xiàn)2.在 MultiField 鍵, 確認 ANSYS 輸入文件地址是正確的3.確認ANSYS Install Root 設置是正確的4.點擊Start Run通過通過 ANSYS CFX-Solver Manager 獲得獲得結果結果ANS

14、YS輸出文件1.點擊User Points 鍵，觀察薄板上部隨著求解怎樣變形2.當求解完成， ANSYS CFX-Solver Manager 會彈出一個對話框通知你，點擊Yes 以繼續(xù)3.如果在standalone模式下運行 ANSYS CFX-Solver ，關閉 ANSYS CFX-Solver Manager通過通過 ANSYS CFX-Post 觀察結果觀察結果在固體薄板上觀察結果1.顯示Boundary ANSYS(在 ANSYS Domain ANSYS中)2.對 Boundary ANSYS進行如下設置3.點擊Apply4.選擇Tools Timestep Selector ，

15、打開Timestep Selector 對話框5.選擇 value 值為1 s ，點擊Apply通過通過 ANSYS CFX-Post 觀察結果觀察結果相應的瞬態(tài)結果被加載，可看到網格在CFX和ANSYS區(qū)中移動1.去除 Boundary ANSYS復選框的選擇2.創(chuàng)建等值線，設置Locations 為Boundary ANSYS 和Sym2， 設置 Variable為Total Mesh Displacement，點擊Apply3.打開Timestep Selector 對話框，選擇 value 值為1.1 s這樣可以驗證Total Mesh Displacement在CFX和ANSYS區(qū)域

16、中是連續(xù)變化的通過通過 ANSYS CFX-Post 觀察結果觀察結果接下來1.打開Timestep Selector 對話框，選擇 value 值為1.1 s2.置鼠標于瀏覽器中背景顏色顯示的地方，右擊，選擇Deformation Auto3.為真實的反映變形，右擊， 選擇 Deformation True Scale通過通過 ANSYS CFX-Post 觀察結果觀察結果創(chuàng)建動畫1.去除 Contour 1復選框選擇2.顯示 Sym23.對 Sym2應用以下設置4.點擊Apply5.創(chuàng)建一個矢量圖，設置Locations為Sym1，設置Variable 為 Velocity，設置Colou

17、r 為 Constant 并為黑色 ，點擊Apply通過通過 ANSYS CFX-Post 觀察結果觀察結果6.顯示 Boundary ANSYS，設置 Color 為 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察8.點擊 Animation ，動畫對話框將出現(xiàn)9.在動畫對話框a.點擊 ，創(chuàng)建KeyframeNo1b.在Keyframe Creation and Editing列表突出KeyframeNo1，然后# of Frames設為48c.在時間步數(shù)選擇器加載最后一步，value為50d.點擊 ，創(chuàng)建KeyframeNo2e.點擊More Animation Options ，展開Animation對話框通過通過 ANSYS CFX-Post 觀察結果觀察結果f. 點擊Options 鈕g. 在 O