4-ANSYS流固耦合應(yīng)用案例 (2)

1、1ANSYS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(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ANSYS 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)。模擬中固體問(wèn)題的描述模擬中固體問(wèn)題的描述開(kāi)始模擬運(yùn)行ANSYS Workbench點(diǎn)擊Empty Project將出現(xiàn)

2、Project界面，在此界面中有一個(gè)一個(gè)未存儲(chǔ)的Project選擇FileSave把目錄設(shè)在你的工作目錄，文件名設(shè)為OscillatingPlate點(diǎn)擊Save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1.確認(rèn)OscillatingPlate.agdb被選（高亮顯示），點(diǎn)擊New simulation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)Geometry選擇Solid，在底下Details窗口中，選擇Material緊連材料

3、名Structural Steel，用鼠標(biāo)選擇New Material當(dāng)Engineering Data窗口出現(xiàn)，鼠標(biāo)右擊New Material，并重命名為Plate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-31.點(diǎn)擊位于Workbench界面上方的Simulation以回到模擬界面模擬中固體問(wèn)題的描述模擬中固體問(wèn)題的描述基本分析設(shè)置從工具欄選擇New AnalysisTransient Stress選擇Analysis Settings，在Details窗口，設(shè)置Auto T

4、ime Stepping為off設(shè)置Time Step為0.1 s1.在整個(gè)窗口底邊靠右的Tabular Data面板，設(shè)置End Time為5.0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。右擊目錄樹(shù)中Transient Stress，在快捷菜單中選擇Insert Fixed Support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）1.在Details窗口，選擇Geometry，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

5、。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右擊目錄樹(shù)中Transient Stress，在快捷菜單中選擇Insert Fluid Solid Interface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。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右擊目錄樹(shù)中Transient Stress，在快捷菜單中選擇Insert Pressure在Geometry中選擇low-x面在Details窗口，選擇Magnitude，用出現(xiàn)的箭頭

6、選擇Tabular（Time）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 pa1.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)果然而，在目錄樹(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.inp網(wǎng)格是自動(dòng)生成的，如果想檢查，

7、可以在目錄樹(shù)中選擇Mesh1.保存Simulation數(shù)據(jù)，返回Oscillating Plate Project面板，存儲(chǔ)Project創(chuàng)建一個(gè)新的模擬：開(kāi)始ANSYS CFX-Pre.選擇File New Simulation.選擇 General 并點(diǎn)擊 OK.選擇 File Save Simulation As.在欄欄, 敲入 OscillatingPlate.點(diǎn)擊 Save.設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在ANSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在ANSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField輸入網(wǎng)格

8、右擊Mesh 并旋轉(zhuǎn) Import Mesh.選擇提供的網(wǎng)格文件OscillatingPlate.gtm.點(diǎn)擊Open.設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在ANSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField設(shè)置仿真類型：選擇 Insert Simulation Type.應(yīng)用以下設(shè)置： 1.點(diǎn)擊OK設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在ANSYS 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設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在ANSYS CFX-Pre

9、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)。重命名Default Domain為OscillatingPlate，并打開(kāi)進(jìn)行編輯應(yīng)用以下設(shè)置1.點(diǎn)擊OK設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在ANSYS 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創(chuàng)建一個(gè)新邊界條件，命名為Interface.應(yīng)用以下設(shè)置點(diǎn)擊OK設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在ANSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField對(duì)稱邊界條件創(chuàng)建一個(gè)新邊界條件，命名為S

10、ym1.應(yīng)用以下設(shè)置點(diǎn)擊OK創(chuàng)建一個(gè)新邊界條件，命名為Sym2應(yīng)用以下設(shè)置1.點(diǎn)擊OK設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在ANSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField設(shè)置初始值點(diǎn)擊 Global Initialization應(yīng)用以下設(shè)置1.點(diǎn)擊OK設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在ANSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField設(shè)置求解器控制點(diǎn)擊Solver Control應(yīng)用以下設(shè)置點(diǎn)擊OK設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在ANSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField設(shè)置輸出控制點(diǎn)擊Output Control點(diǎn)擊 Trn R

11、esults 鍵創(chuàng)建一個(gè)瞬態(tài)結(jié)果，用默認(rèn)的文件名對(duì) Transient Results 1應(yīng)用以下設(shè)置點(diǎn)擊 Monitor 鍵選擇Monitor Options設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在ANSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField在Monitor Points and Expressions下點(diǎn)擊Add new item ，采用默認(rèn)的名字設(shè)置 Option 為 Cartesian Coordinates設(shè)置 Output Variables List 為Total Mesh Displacement X設(shè)置Cartesian Coordinates為0, 1,

12、0點(diǎn)擊OK設(shè)置流體問(wèn)題、在設(shè)置流體問(wèn)題、在ANSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField輸出求解器文件(.def)點(diǎn)擊Write Solver File如果 Physics Validation Summary 對(duì)話框出現(xiàn)，點(diǎn)擊 Yes 以繼續(xù)應(yīng)用以下設(shè)置確選擇是 Start Solver Manager ，點(diǎn)擊 Save如果發(fā)現(xiàn)文件已經(jīng)存在，點(diǎn)擊Overwrite1.退出ANSYS CFX-Pre，自己決定是否存儲(chǔ)模擬文件 (.cfx)通過(guò)通過(guò) ANSYS CFX-Solver Manager 獲獲得結(jié)果得結(jié)果 ANSYS Multifield simulation的

13、運(yùn)行需要CFX和ANSYS聯(lián)合求解確認(rèn)Define Run 對(duì)話框出現(xiàn)在 MultiField 鍵, 確認(rèn) ANSYS 輸入文件地址是正確的確認(rèn)ANSYS Install Root 設(shè)置是正確的1.點(diǎn)擊Start Run通過(guò)通過(guò) ANSYS CFX-Solver Manager 獲得獲得結(jié)果結(jié)果ANSYS輸出文件點(diǎn)擊User Points 鍵，觀察薄板上部隨著求解怎樣變形當(dāng)求解完成， ANSYS CFX-Solver Manager 會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框通知你，點(diǎn)擊Yes 以繼續(xù)如果在standalone模式下運(yùn)行 ANSYS CFX-Solver ，關(guān)閉 ANSYS CFX-Solver Man

14、ager通過(guò)通過(guò) ANSYS CFX-Post 觀察結(jié)果觀察結(jié)果在固體薄板上觀察結(jié)果顯示Boundary ANSYS(在 ANSYS Domain ANSYS中)對(duì) Boundary ANSYS進(jìn)行如下設(shè)置點(diǎn)擊Apply選擇Tools Timestep Selector ，打開(kāi)Timestep Selector 對(duì)話框1.選擇 value 值為1 s ，點(diǎn)擊Apply通過(guò)通過(guò) ANSYS CFX-Post 觀察結(jié)果觀察結(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)去除 Boundary ANSYS復(fù)選框的選擇創(chuàng)建等值線，設(shè)置Locations 為Boundary ANSYS

15、和Sym2， 設(shè)置 Variable為Total Mesh Displacement，點(diǎn)擊Apply打開(kāi)Timestep Selector 對(duì)話框，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)變化的通過(guò)通過(guò) ANSYS CFX-Post 觀察結(jié)果觀察結(jié)果接下來(lái)打開(kāi)Timestep Selector 對(duì)話框，選擇 value 值為1.1 s置鼠標(biāo)于瀏覽器中背景顏色顯示的地方，右擊，選擇Deformation Auto為真實(shí)的反映變形，右擊， 選擇 Deformation True Scale通過(guò)通過(guò) ANSYS CFX

16、-Post 觀察結(jié)果觀察結(jié)果創(chuàng)建動(dòng)畫(huà)去除 Contour 1復(fù)選框選擇顯示 Sym2對(duì) Sym2應(yīng)用以下設(shè)置點(diǎn)擊Apply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通過(guò)通過(guò) ANSYS CFX-Post 觀察結(jié)果觀察結(jié)果顯示 Boundary ANSYS，設(shè)置 Color 為 constant blue.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點(diǎn)擊 Animation ，動(dòng)畫(huà)對(duì)話框?qū)⒊霈F(xiàn)在動(dòng)畫(huà)對(duì)話框點(diǎn)擊 ，創(chuàng)建KeyframeNo1在Keyframe Creation and Editing列表突出KeyframeNo1，然后# of Frames設(shè)為48在時(shí)間步數(shù)選擇器加載最后一步，value為50點(diǎn)擊 ，創(chuàng)建KeyframeNo2點(diǎn)擊More Animation Options ，展開(kāi)Animation對(duì)話框通過(guò)通過(guò) ANSYS CFX-Post 觀察結(jié)果觀察結(jié)果 點(diǎn)擊O