MPCCI流固耦合培訓(xùn)資料3

MpCCI基礎(chǔ)培訓(xùn)CDAJ-ChinaCo.,Ltd.第三章簡(jiǎn)單算例MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS簡(jiǎn)單耦合算例演示題設(shè)：長(zhǎng)方體流道內(nèi)有一彈性擋板，固定于流腔頂部，其法向與流體流動(dòng)方向成15度交角；需要考察擋板上某一點(diǎn)的位移（STAR-CD分別與ANSYS,ABAQUS,MSC.Marc耦合結(jié)果相比較）MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS簡(jiǎn)單耦合算例演示流體模型的準(zhǔn)備：圖中顯示為流體區(qū)域部分面上的網(wǎng)格；流體區(qū)域均采用tetrahedral單元；紅色部分為擋板壁面（即耦合交界面），需要單獨(dú)歸進(jìn)一個(gè)新建的Wall邊界，命名為flap，以便于后續(xù)MpCCI中設(shè)定數(shù)據(jù)交換界面；其余操作均為常規(guī)CFD建模設(shè)定：工質(zhì)為空氣，入口流速8m/s,出口為壓力邊界等等。MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS簡(jiǎn)單耦合算例演示固體模型的建立：固體模型采用SOLID95(forANSYS)為立體單元，此外對(duì)于固體表面用于耦合的面上需要額外建立一層二維單元SHELL93，本例為除頂部固定面以外的其余表面；取擋板下擺處頂點(diǎn)為參考點(diǎn)，用于最后讀取其位移，來(lái)比較STAR-CD和不同F(xiàn)EA軟件耦合的計(jì)算結(jié)果；其余操作為常規(guī)FEA建模設(shè)定：材料為線彈性，楊氏模量為1E8Pa等等。本例規(guī)定耦合計(jì)算時(shí)步由ANSYS決定，即由ANSYS單向傳遞給STAR-CD，此功能由自定義APDL文件來(lái)實(shí)現(xiàn)……MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS簡(jiǎn)單耦合算例演示固體模型的建立：APDL文件中控制固體計(jì)算時(shí)步的命令（部分）如下，實(shí)現(xiàn)功能為0~0.1s采用小時(shí)步0.00025s,0.1以后采用大時(shí)步0.001s.MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS簡(jiǎn)單耦合算例演示固體模型的建立：為后續(xù)耦合設(shè)定，需要選出所有SHELL93單元，將其歸類至一個(gè)新建的組件Component,命名為flap.MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS簡(jiǎn)單耦合算例演示固體模型的建立：注意：在ANSYS中定義模型時(shí)，必須使用APDL命令來(lái)定義某些用于耦合的物理量（都是標(biāo)量），否則MpCCI無(wú)法識(shí)別固體模型中用于耦合的標(biāo)量，如計(jì)算時(shí)長(zhǎng)time(ANSYS中定義此命令為timeatendofloadstep),及時(shí)步deltime(ANSYS中定義此命令為substeptimeinterval).MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS簡(jiǎn)單耦合算例演示固體模型的建立：APDL文件中的關(guān)鍵：通過(guò)命令allsel$cmsel,u,flap來(lái)單選出固體單元部分，排除選擇殼單元部分。這樣做的原因是當(dāng)ANSYS計(jì)算固體受力過(guò)程中，力都施加在固體單元上，殼單元的厚度通常定義得非常小，如1E-10m,作用僅僅是將接收到的流體載荷在ANSYS內(nèi)部傳遞給實(shí)體單元，真正參與應(yīng)力計(jì)算的為實(shí)體單元。MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS簡(jiǎn)單耦合算例演示MpCCI：在運(yùn)行MpCCI之前，確認(rèn)耦合計(jì)算所需文件已備齊STAR-CD:***.mdl,***.geom,***.probANSYS:***.db,***.ans(即ANSYSAPDL命令流文件)運(yùn)行MpCCI:$mpcciguiMpCCI,

STAR-CD,

ANSYS簡(jiǎn)單耦合算例演示MpCCI模型設(shè)定：定義固體分析軟件：ANSYS(固體分析軟件)；110（版本號(hào)）；ansys(許可證)；***.db(固體模型文件)；SI(單位制，默認(rèn)為SI);重要：掃描模型文件，為了讀取模型文件中的物理量，如各個(gè)邊界，計(jì)算時(shí)長(zhǎng)，時(shí)步等等；最后確認(rèn)如此顯示Done，表明模型設(shè)定可以被MpCCI接受，單擊此按鈕，可查看模型相關(guān)信息，包括被MpCCI識(shí)別的物理量。MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS簡(jiǎn)單耦合算例演示MpCCI模型設(shè)定：定義流體分析軟件：STAR-CD(流體分析軟件)；3.26.000（版本號(hào)）；***.mdl(固體模型文件)；重要：掃描模型文件，為了讀取模型文件中的物理量，如各個(gè)邊界，計(jì)算時(shí)長(zhǎng)，時(shí)步等等；最后確認(rèn)如此顯示Done，表明模型設(shè)定可以被MpCCI接受，單擊此按鈕，可查看模型相關(guān)信息，包括被MpCCI識(shí)別的物理量。MpCCI,STAR-CD,

ANSYS簡(jiǎn)單耦合算例演示MpCCI耦合設(shè)定：定義耦合量：0維量：選擇時(shí)步，意在使用MpCCI傳遞固體、流體模型之間的時(shí)步；耦合量為DeltaTime;傳遞者選擇ANSYS，意在使用ANSYS中定義的時(shí)步（通過(guò)APDL文件實(shí)現(xiàn)）來(lái)控制耦合計(jì)算時(shí)步CSM指ComputationalSolidMechanicsMpCCI,

STAR-CD,

ANSYS簡(jiǎn)單耦合算例演示MpCCI耦合設(shè)定：定義耦合量：2維量：耦合區(qū)域選擇STAR-CD中的flap邊界和ANSYS中的flap組件；耦合量對(duì)于流固耦合問(wèn)題，通常為NPosition和RelWalForce;NPosition傳遞者為ANSYS,RealWalForce傳遞者為STAR-CD.MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS簡(jiǎn)單耦合算例演示MpCCI運(yùn)行設(shè)定：此步驟無(wú)需更改MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS簡(jiǎn)單耦合算例演示MpCCI運(yùn)行設(shè)定：Server:32/64位；單/雙精度；ShellType(通常選擇rsh,如此連接服務(wù)器時(shí)不需要輸入用戶名和密碼，除非服務(wù)器中設(shè)定允許ssh靜默密碼提示)；ANSYS:默認(rèn)為數(shù)據(jù)接收者，因?yàn)楣腆w應(yīng)力來(lái)源于流體載荷；選擇自定義的APDL文件；STAR-CD:默認(rèn)為數(shù)據(jù)提供者；打開(kāi)動(dòng)網(wǎng)格功能，因?yàn)镾TAR-CD只接受兩種動(dòng)網(wǎng)格方法：1、通過(guò)定義EVENT;2、通過(guò)定義子程序。MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS簡(jiǎn)單耦合算例演示MpCCI運(yùn)行設(shè)定：開(kāi)始計(jì)算之前，先保存耦合項(xiàng)目文件***.csp;依次點(diǎn)擊三個(gè)Start,計(jì)算開(kāi)始！MpCCI，STAR-CD，ANSYS簡(jiǎn)單耦合算例演示MpCCI運(yùn)行結(jié)束：本例ANSYS控制計(jì)算的時(shí)步和時(shí)長(zhǎng)，只有CSM即固體計(jì)算部分知道計(jì)算結(jié)束的時(shí)間信息，故ANSYS結(jié)束時(shí)直接退出，導(dǎo)致MpCCI和STAR-CD接收不到最后一刻結(jié)束時(shí)間的信息，這將導(dǎo)致CFD即流體計(jì)算部分出現(xiàn)錯(cuò)誤信息，說(shuō)連接丟失，但這并不重要。此刻STAR-CD和MpCCI仍然在運(yùn)行，所以需要手動(dòng)停止這兩個(gè)軟件，點(diǎn)擊界面上的Kill和Stop按鈕。MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS簡(jiǎn)單耦合算例演示MpCCI