CFX流固耦合FSI分析

分析原理:流場(chǎng)采用CFX12,固體采用ANSYS12分別計(jì)算,通過界面耦合。

流體網(wǎng)格:流體部分采用HyperMesh9.0分網(wǎng),按照流體分網(wǎng)步驟即可,沒有特殊要求。

網(wǎng)格導(dǎo)出:CFX可以很好的支持Fluent的.cas格式。直接導(dǎo)出這個(gè)格式即可。

流體的其余設(shè)置都在CFX-PRE中設(shè)置。

固體網(wǎng)格即設(shè)置:HyperMesh9.0劃分固體網(wǎng)格。設(shè)置邊界條件,載荷選項(xiàng),求解控制,導(dǎo)出.cdb文件。

實(shí)例練習(xí):

以CFX12實(shí)例CFX tutorial 23作為練習(xí)。

為節(jié)省時(shí)間,將計(jì)算時(shí)間縮短為2s。

網(wǎng)格劃分:提取CFX tutorial 23中的實(shí)體模型到hm中,分別劃分流體,固體網(wǎng)格。分別導(dǎo)出為fluent的.cas格式和ansys的cdb格式。

流體網(wǎng)格如下:

網(wǎng)格文件見:fluid.cas

固體網(wǎng)格為:

特別注意:

做FSI分析時(shí),ANSYS固體部分必須在BATCH下運(yùn)行(即將.cdb文件導(dǎo)入ansys不需要任何操作就能直接計(jì)算出結(jié)果),所以導(dǎo)出的.CDB文件需要添加一個(gè)命令,在hm建立FSIN_1的set,以方便在.cdb中手動(dòng)添加命令SF,FSIN_1,FSIN,1,具體位置在定義了節(jié)點(diǎn)集合FSIN_1之后。

另一個(gè)set:pressure用于施加壓強(qiáng)。

這里還設(shè)置了一些控制卡片用于分析,當(dāng)然也可以直接修改.cdb文件

詳細(xì).cdb文件請(qǐng)參看plate.cdb

將固體部分在ansys中計(jì)算一下,以確定沒有問題。

通過ansys計(jì)算檢查最大位移:最上面的點(diǎn)x向變形曲線

至此,固體部分的計(jì)算文件已經(jīng)準(zhǔn)備好,流體網(wǎng)格需要導(dǎo)入CFX以進(jìn)一步設(shè)置求解選項(xiàng)和耦合選項(xiàng)。

以下在CFX-PRE中進(jìn)行設(shè)置

由于固體模型已經(jīng)生成,故不需要利用workbench,所以不必按照指南的做法。

啟動(dòng)workbench,拖動(dòng)fluid flow(CFX)到工作區(qū)

直接雙擊setup進(jìn)入CFX-PRE

導(dǎo)入流體網(wǎng)格

然后設(shè)置分析選項(xiàng):

注意:mechanical input file即是固體部分網(wǎng)格。

再新建一個(gè)流體,取名fluid。

設(shè)置domain

添加邊界條件

取名為interface設(shè)置流固耦合界面,對(duì)應(yīng)為abc。

這就是流固耦合界面的設(shè)置過程。

同理,建立sym1

Sym2

這個(gè)選項(xiàng)默認(rèn)為no slip 的 wall,最普通的那種,不必特殊設(shè)置

初始化:

求解控制

輸出控制:

Output variables list

Monitor板最上面的一個(gè)角點(diǎn),也是ansys中計(jì)算關(guān)心的點(diǎn)

如這個(gè)十字號(hào)

保存以上設(shè)置即可。

返回到workbench,雙擊solution啟動(dòng)計(jì)算器。

不用更改設(shè)置,直接計(jì)算即可。

以上過程小心仔細(xì),一般不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的。

至此,幾分鐘后即可計(jì)算完成。

先看收斂曲線

再看monitor點(diǎn)

曲線跟單獨(dú)的板的振動(dòng)十分相似,說明計(jì)算是正確的。

后處理:

再次返回workbench,雙擊results,啟動(dòng)后處理。

先查看板的應(yīng)力

是對(duì)的

用CFX11做過同樣的例子,所以以下提供CFX11中的結(jié)果,與cfx12類似。

可用

查看速度矢量。

(綜合自網(wǎng)絡(luò))