搜索FLUENT流固耦合分析實例：System Coupling模塊
2016-08-16 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
ANSYS 14.0是2011年底新推出的版本,在該版本中,加入了一個新的模塊System Coupling,目前只能用于fluent與ansys mechanical的雙向流固耦合計算。官方文檔中有介紹說以后會逐漸添加對其它求解器的支持,不過這不重要,重要的是現(xiàn)在FLUENT終于可以不用借助第三方軟件進行雙向流固耦合計算了,個人認(rèn)為這是新版本一個不小的改進。
說明:本例只應(yīng)用于FLUENT14.0以上版本。
模塊及數(shù)據(jù)傳遞方式如下圖所示。
一、幾何準(zhǔn)備
流固耦合計算的模型準(zhǔn)備與單獨的流體計算不同,它需要同時創(chuàng)建流體模型與固體模型。在geometry模塊中同時創(chuàng)建流體模型與固體模型。到后面流體模型或固體模塊中再進行模型禁用處理。
模型中的尺寸:v1:32mm,h2:120mm,h5:60mm,h3:3mm,v4:15mm。
由于流體計算中需要進行動網(wǎng)格設(shè)置,因此推薦使用四面體網(wǎng)格。當(dāng)然如果擋板剛度很大網(wǎng)格變形很小時,可以使用六面體網(wǎng)格,劃分六面體網(wǎng)格可以先將幾何進行slice切割。這里對流體區(qū)域網(wǎng)格劃分六面體網(wǎng)格,固體域同樣劃分六面體網(wǎng)格。
二、流體部分設(shè)置
1、網(wǎng)格劃分
雙擊B3單元格,進入meshing模塊進行網(wǎng)格劃分。禁用固體部分幾何。設(shè)定各相關(guān)部分的尺寸,由于固體區(qū)域幾何較為整齊,因此在切割后只需設(shè)定一個全局尺寸即可劃分全六面體網(wǎng)格。這里設(shè)定全局尺寸為1mm。劃分網(wǎng)格后如下圖所示。
2、進行邊界命名,以方便在fluent中進行邊界條件設(shè)置
設(shè)置左側(cè)面為速度進口velocity inlet,右側(cè)面為自由出流outflow,上側(cè)面為壁面邊界wall_top,正對的兩側(cè)面為壁面邊界wall_side1與wall_side2(這兩個邊界在動網(wǎng)格設(shè)定中為變形域),設(shè)定與固體交界面為壁面邊界(該邊界在動網(wǎng)格中設(shè)定為system coupling類型)。
操作方式:選擇對應(yīng)的表面,點擊右鍵,選擇菜單create named selection,然后輸入相應(yīng)的邊界名稱。注意:FLUENT會自動檢測輸入的名稱以使用對應(yīng)的邊界類型,當(dāng)然用戶也可以在fluent進行類型更改。完成后的樹形菜單如下圖所示。
本部分操作完畢后,關(guān)閉meshing模塊。返回工程面板。
3、進入fluent設(shè)置
FLUENT主要進行動網(wǎng)格設(shè)置。其它設(shè)置與單獨進行FLUENT仿真完全一致。
設(shè)置使用瞬態(tài)計算,使用K-Epsilon湍流模型。
這里的動網(wǎng)格主要使用彈簧光順處理(由于使用的是六面體網(wǎng)格且運動不規(guī)律),需要使用TUI命令打開光順對六面體網(wǎng)格的支持。使用命令/define/dynamic-mesh/controls/smoothing-parameters。
動態(tài)層技術(shù)與網(wǎng)格重構(gòu)方法在六面體網(wǎng)格中失效。因此,建議使用四面體網(wǎng)格。我們這里由于變形小,所以只使用光順方法即可滿足要求。
點擊Dynamic mesh進入動網(wǎng)格設(shè)置面板。如下圖所示,激活動網(wǎng)格模型。
4、smoothing參數(shù)
使用彈簧光順方法。設(shè)置參數(shù)彈簧常數(shù)0.6,邊界節(jié)點松弛因子0.6。如下圖所示。
5、運動區(qū)域設(shè)置
主要包括三個運動區(qū)域:流固耦合面、兩側(cè)的面。其中流固耦合面運動方式為system coupling,兩側(cè)壁面運動類型為deforming。設(shè)置最小網(wǎng)格尺寸0.8,最大網(wǎng)格尺寸1.5,最大扭曲率0.6。如下圖所示(點擊查看大圖)。
6、其它設(shè)置
包括求解控制參數(shù)設(shè)置、動畫設(shè)置、自動保存設(shè)置、初始化設(shè)置、計算時間步及步長設(shè)置等。與單獨FLUENT使用沒有任何差異。迭代參數(shù)設(shè)置如下圖所示。
關(guān)閉FLUENT,返回工程面板。
三、固體部分設(shè)置
1、材料設(shè)置
雙擊C2單元格進入固體材料設(shè)置。這里保持默認(rèn)的結(jié)構(gòu)鋼。彈性模量2.1e11Pa,泊松比0.3。需要注意的是材料特性決定了變形,因此對于剛度小的材料可能會存在大的位移,在流體求解器中動網(wǎng)格設(shè)置時需要加以關(guān)注。
點擊retrun to project回到工程面板。
2、網(wǎng)格劃分及進行約束
雙擊C4單元格進入固體網(wǎng)格劃分模塊。設(shè)定網(wǎng)格尺寸1mm劃分網(wǎng)格。
添加流固耦合面及固定邊界約束。
設(shè)置分析參數(shù),時間步長設(shè)置為0.01s,總時間為1s。如下圖所示。
設(shè)置完畢后,關(guān)閉DS返回工程面板。右鍵單擊C5單元格,選擇update進行更新。
四、System Coupling設(shè)置
1、設(shè)置時間耦合
雙擊D2單元格,進入System Coupling面板。點擊Analysis Settings,如左下圖所示。
在彈出的面板中設(shè)置end time為1s,設(shè)置step size為0.01s,如右上圖所示。
2、設(shè)置耦合面
點選ctrl的同時選擇固體與流體中的耦合面名稱,點擊右鍵,創(chuàng)建流固耦合面。如下圖所示。
點擊Co-Sim. sequence單元格,在彈出的編輯面板中設(shè)置各求解器的啟動順序。設(shè)置fluent為1,Transient為2。如下圖所示。
3、進行流固耦合計算
通過點擊工具欄上的Update Project按鈕進行流固耦合計算。
五、視頻演示
本文的作者還提供了相應(yīng)的視頻演示和講解,如果需要可以自行查看。
視頻地址:http://v.youku.com/v_show/id_XMzUyNjM0MDY0.html
相關(guān)標(biāo)簽搜索：FLUENT流固耦合分析實例：System Coupling模塊 FLUENT流固耦合分析實例 fluent System Coupling模塊 Fluent培訓(xùn) Fluent流體培訓(xùn) Fluent軟件培訓(xùn) fluent技術(shù)教程 fluent在線視頻教程 fluent資料下載 fluent分析理論 fluent化學(xué)反應(yīng) fluent軟件下載 UDF編程代做
