ansys固液耦合實例

FSIsolveransys固液耦合2010-01-0315:24一般說來，ANSYS勺流固耦合主要有4種方式：1，sequential這需要用戶進行APDL編程進行流固耦合；2，F(xiàn)SIsolver流固耦合勺設(shè)置過程非常簡單，推薦你使用這種方式；3，multi-fieldsolver這是FSIsolver勺擴展，你可以使用它實現(xiàn)流體，結(jié)構(gòu)，熱，電磁等勺耦合；4，直接采用特殊勺單元進行直接耦合，耦合計算直接發(fā)生在單元剛度矩陣。流固耦合的邊界應(yīng)用帶有SFIN標記的SF,SFASFESFL等命令來標記耦合界面,具體方法見ansyshelp很詳細勺。固液耦合實例length=2width=3height=2/prep7et,1,63et,2,30!選用FLUID30單元，用于流固耦合問題r,1,0.01mp,ex,1,2e11mp,nuxy,1,0.3mp,dens,1,7800mp,dens,2,1000!定義Acoustics材料來描述流體材料-水mp,sonc,2,1400mp,mu,0,!block,,length,,width,,heightesize,0.5mshkey,1!type,1mat,1real,1asel,u,loc,y,widthamesh,allalls!type,2mat,2vmesh,allfini/soluantype,2modopt,unsym,10!非對稱模態(tài)提取方法處理流固耦合問題eqslv,frontmxpand,10,,,1nsel,s,loc,x,nsel,a,loc,x,lengthnsel,r,loc,yd,all,,,,,,ux,uy,uz,nsel,s,loc,y,width,d,all,pres,0allsasel,u,loc,y,width,sfa,all,,fsi!定義流固耦合界面allssolvfini/post1set,firstplnsol,u,sum,2,1fini在渦集振動的計算過程中經(jīng)歷過若干警告和錯誤，小結(jié)如下：1，必須嚴格按照建模順序，先建立流體區(qū)域，后建立固體。2，實常數(shù)的指定，材料號的對應(yīng)，尤其是流體。3，關(guān)鍵在于流固耦合界面的選擇和指定，難點則在于流體分析選項的設(shè)定。最近為了考慮結(jié)構(gòu)在水中的自振頻率，考察了一個簡單的例子，由于以前對流固耦合沒有接觸過，所以由很多疑問，請高手指教。例子是一圓環(huán)在水中的模態(tài)分析。命令流如下：finish/clear/PREP7!定義單元類型ET,1,PLANE42!structuralelementET,2,FLUID29!acousticfluidelementwithux&uyET,3,129!acousticinfinitelineelementr,3,0.31242,0,0ET,4,FLUID29,,1,0!acousticfluidelementwithoutux&uy!材料屬性MP,EX,1,2.068e11MP,DENS,1,7929MP,NUXY,1,0MP,DENS,2,1030MP,SONC,2,1460!創(chuàng)建四分之一模型CYL4,0,0,0.254,0,0.26035,90CYL4,0,0,0.26035,0,0.31242,90!選擇屬性,網(wǎng)格劃分ASEL,S,AREA,,1AATT,1,1,1,0LESIZE,1,,,16,1LESIZE,3,,,16,1LESIZE,2,,,1,1LESIZE,4,,,1,1MSHKEY,1MSHAPE,0,2D!mappedquadmeshAMESH,1ASEL,S,AREA,,2AATT,2,1,2,0LESIZE,5,,,16,1LESIZE,7,,,16,1LESIZE,6,,,5LESIZE,8,,,5MSHKEY,0MSHAPE,0,2D!mappedquadmeshAMESH,2!關(guān)于Y軸鏡像nsym,x,1000,all!offsetnodenumberby1000esym,,1000,all!關(guān)于y軸鏡像nsym,y,2000,all!offsetnodenumberby2000esym,,2000,allNUMMRG,ALL!mergeallquantitiesesel,s,type,,1nsle,sesln,s,0nsle,sesel,invensle,semodif,all,type,4esel,allnsel,all!指定無限吸收邊界csys,1nsel,s,loc,x,0.31242type,3real,3mat,2esurfesel,allnsel,all!標識流固交接面nsel,s,loc,x,0.26035esel,s,type,,2sf,all,fsi,1nsel,allesel,allFINISH/soluantype,modalmodopt,damp,10mxpand,10,,,yessolvefinish為了便于對比，也對圓環(huán)在空氣中做了模態(tài)分析finish/clear/PREP7!定義單元類型ET,1,PLANE42!structuralelement!材料屬性MP,EX,1,2.068e11MP,DENS,1,7929MP,NUXY,1,0!創(chuàng)建四分之一模型CYL4,0,0,0.254,0,0.26035,90!選擇屬性,網(wǎng)格劃分ASEL,S,AREA,,1AATT,1,1,1,0LESIZE,1,,,16,1LESIZE,3,,,16,1LESIZE,2,,,1,1LESIZE,4,,,1,1MSHKEY,1MSHAPE,0,2D!mappedquadmeshAMESH,1!關(guān)于Y軸鏡像nsym,x,1000,all!offsetnodenumberby1000esym,,1000,all!關(guān)于y軸鏡像nsym,y,2000,all!offsetnodenumberby2000esym,,2000,allNUMMRG,ALL/soluantype,modalmodopt,lanb,10mxpand,10,,,yessolvefinish在水中的自振頻率為SETTIME/FREQLOADSTEPSUBSTEPCUMULATIVE1-0.19544E-1011120.29640E-031113-0.21663E-101224-0.29640E-0312250.30870E-0313360.00001337-0.30870E-0314480.00001449-0.53726E-03155100.57522E-11155110.53726E-0316612-0.89057E-11166130.98059E-011771435.232177150.98059E-0118816-35.232188170.98061E-011991835.233199190.98061E-011101020-35.23311010在空氣中的自振頻率為SETTIME/FREQLOADSTEPSUBSTEPCUMULATIVE0.00001110.00001220.73609E-0313360.80514460.805155172.97166172.97177334.40188334.40199546.5911010主要有以下疑問：1）考慮流固耦合，做模態(tài)分析時流體單元是否只能用 fluid29（2d）和fluid30（3d）,對于fluid129和fluid130在耦合中具體起到什么作用，能不能不設(shè)，而用邊界約束條件代替？2）流體范圍怎樣確定，如本例中（ CYL4,0,0,0.26035,0,0.31242,90），外半徑為0.31242。如果不是環(huán)形的，如一塊當水板，該怎樣考慮？3）如果不考慮流體的壓縮性，把聲速設(shè)的很大， MP,SONC,2,1e20,就可以了。4） 從自振頻率可以看出，在水中和在空氣中，圓環(huán)的自振頻率差別特別大，且振型也大相徑庭，為什么？在水中時，模態(tài)提取方法用 damp（為什么不能用unsym），特征值的虛部代表角頻率，為什么第一階為正，第二階為負，而第三階和第四階都為 0，第六階、八階、十階都為負。應(yīng)該是從小到大才對？5）在空氣中時，模態(tài)提取方法用 Ianb,為什么第一階第二階的頻率都為 0。請高手指點迷津，急盼中頻率為零,一般是發(fā)生了剛體位移,估計你是把水抽走,而沒有限制圓環(huán)。1。圓環(huán)在水中振動必然導(dǎo)致波動（其實就是聲波）在水中傳播,當聲波到達水的另一個界面時就會發(fā)生反射（除非水和另一個相鄰體的聲阻抗是匹配的 ）。水和金屬中的聲速相差不大,即可壓縮性相差不大。兩種可壓縮性相差不大的物質(zhì)的相互作用對兩者影響都很大。 圓環(huán)在水中振動,水對圓環(huán)的反作用是由于反射波引起的,流固耦合中采用fIuid129和130就是最大程度的減弱反射波。2。 聲波從圓環(huán)開始傳播,隨著傳播距離的增加,波陣面不斷增大,振幅不斷減小。同時由于水的衰減,聲波也不斷減弱。如果水的空間越大,則反射波返回圓環(huán)的路徑越長,衰減也就越多,影響也就越小。fIuid129和130對反射波的衰減（通過很小的反射實現(xiàn)）有限,因此還需要水要有足夠的空間。 fluid129和130離結(jié)構(gòu)應(yīng)該大于0.2入（入=c/f為水中聲速）。以上的做法在誤差允許的情況下等效于水在無限大水空間中的情況。 如果是擋水板,