搜索培訓(xùn)篇之PumpLinx船體水動(dòng)力流場分析案例詳解
2017-07-24 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
先來了解下PumpLinx的文件構(gòu)成吧。需要的趕緊進(jìn)入下載鏈接吧:
http://pan.baidu.com/s/1slprgT3
PumpLinx Demo文件說明
1.船體幾何模型導(dǎo)入
? 在CAD軟件中將船體的模型以stl格式導(dǎo)出,本案例中即為deck面、hull和transform面。如果從CAD模型中導(dǎo)出的是一個(gè)整體,可以劃分為deck面和hull面。
?運(yùn)行PumpLinx軟件,新建一個(gè)工程文件,界面如下:
?選擇界面左邊的Mesh窗口命令(一共4個(gè)窗口選項(xiàng),分別是Mesh,Model,Simulation和Result,分別代表各個(gè)步驟)。
?選擇Import/Export Geometry or Grid命令,點(diǎn)擊Import Surface From STLTriangulation File,選擇deck.stl、transom.stl和hull.stl文件,如圖所示:
2. 生成網(wǎng)格
? 在Mesh窗口下,選擇Marine Template Mesher命令。
? 設(shè)置Hull Type為Displacement,其中該選項(xiàng)下Planing指快艇類的船型,Dispalcement指集裝箱類的大船;
? Analysis Type保持Resistance/Powering設(shè)置不變;
? Mesh Size可以保持Normal不變,或設(shè)置為Fine,也可設(shè)置User Defined進(jìn)行自定義設(shè)置,本案例可設(shè)置為Fine;
? 點(diǎn)開Domain Size左邊的小三角,設(shè)置Size Reference為Maximum Dimension,設(shè)置船體模擬的外流域參數(shù)如下:
Front 0.5 表示船體外域在船頭方向往前延伸0.5倍船長
Back 1.5 表示船體外域在船尾方向往后延伸1.5倍船長
Side 1 表示船體外域在船側(cè)方向往船身外側(cè)延伸1倍船長
Depth 0.8表示船體外域在船體下沉方向延伸0.8倍船長
Up 0.2 表示船體外域在船體上方方向延伸0.2倍船長
Half Domain yes 表示半船模型
? 設(shè)置Max Pitch Angle即最大俯仰角為2度(大船);(小船10度)
? 設(shè)置Max Heave及最大下沉量為1m;
? 在Geometric Entities窗口下,選擇hull面和transform面;在Properties窗口下,點(diǎn)擊Hull右側(cè)的 + ,同理選擇deck面,將deck面添加;
?
? 設(shè)置船體前進(jìn)方向?yàn)?/span>(1,0,0);
? 設(shè)置船體重心坐標(biāo)為(2.985,0.002,-0.111);
? 設(shè)置水線位置為0.111。注意水線位置是相對于船體重心獲得的,不是相對于原點(diǎn)獲得的;0.111表示水線在重心上方0.111m處。
? 最終參數(shù)設(shè)置如下:
? 在Properties窗口下,點(diǎn)擊Build Marine Template Mesher命令。
?在Geometric Entities窗口會(huì)出現(xiàn)Volumns/marine選項(xiàng),即新生成的網(wǎng)格模型。總網(wǎng)格數(shù)量約為135萬(如硬件條件允許,可以適當(dāng)加密網(wǎng)格),部分網(wǎng)格截圖如下:
?
3.模型設(shè)置及求解
?點(diǎn)擊Model窗口,由于采用marine模板進(jìn)行的網(wǎng)格劃分,此時(shí)PumpLinx在Model窗口下已經(jīng)自動(dòng)調(diào)用:
Marine 船舶模板
Flow/Multiphase and Turbulence VOF多相流和湍流模型
Translation(1DOF)marineHeave 1平動(dòng)自由度,計(jì)算船體的下沉量變化模板
Rotation(1DOF)marinePitch 1轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,計(jì)算船體俯仰角度變化的模板。
?
?設(shè)置Propulsion Option為Prescribed Profile,設(shè)置Target Velocity為2m/s,即目標(biāo)速度;設(shè)置Ramp Up Time為2s,即加速時(shí)間為2s;
注釋:另外兩種設(shè)置
?方法一:也可設(shè)置Propulsion Option為Veclocity Profile,設(shè)置Velocity Profile為一定值或是隨時(shí)間變化的曲線;
?方法二:也可設(shè)置Propulsion Option為Propulsion Source即添加動(dòng)力源模型,設(shè)置Propulsion Source為Force Vector/Propeller Model;
?以Force Vector為例,Propulsion ID為動(dòng)力源數(shù)量,Position表示動(dòng)力源位置坐標(biāo),Direction表示作用方向,Force Expression表示力的分布;
?以Propeller Model為例,Propulsion ID為動(dòng)力源數(shù)量,Position為螺旋槳中心位置,Direction為作用方向,Propeller Model可設(shè)置為Hough-OrdwayModel/Uniform Thrust Model;
─ 以Hough-Ordway Model為例,Propeller Diameter為螺旋槳直徑,Hub Diameter為螺旋槳軸徑,Hub Thickness為螺旋槳軸向高度,PropellerDirection設(shè)置為Right-handed即右手法則,Propeller RPM為螺旋槳轉(zhuǎn)速,Kt Curve為推力系數(shù)曲線,Kq為轉(zhuǎn)矩系數(shù)曲線。
─ 以Uniform Thrust Model(均勻推力模型)為例,Propeller Diameter為螺旋槳直徑,Hub Diameter為螺旋槳軸徑,Hub Thickness為螺旋槳軸向高度,Propeller RPM為螺旋槳轉(zhuǎn)速,Kt Curve為推力系數(shù)曲線。
?設(shè)置Body Mass為1648.42370284735kg,注意此處應(yīng)為整船的質(zhì)量;
?設(shè)置Moment of Inertia即轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為6134.9871kg.m2;
?設(shè)置Fluid Property如下:
?完成上述設(shè)置后,在Simulation窗口下,設(shè)置CFD模擬參數(shù)如下:
?其中模擬時(shí)間為35s,時(shí)間步數(shù)為3325,迭代步數(shù)為25,保存頻率為5,點(diǎn)擊start即可啟動(dòng)計(jì)算。
? 注意:如果要查看具體的模型設(shè)置,可將Marine設(shè)置為Advance mode查看相關(guān)的參數(shù)設(shè)置。
4.計(jì)算結(jié)果查看
?云圖顯示。在Geometric Entities窗口的Volumns部分,選擇需要查看的流體域,在Results窗口下,選擇對應(yīng)的變量即可顯示云圖(如壓力、速度、水體積分?jǐn)?shù)、渦量等)。
?查看整船云圖。
?船體阻力、下沉量、俯仰角查看。
?如需查看具體的阻力、下沉量、俯仰角數(shù)據(jù)或需要對結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行再處理,可以通過copy date命令將數(shù)據(jù)直接粘貼至Excel或其他數(shù)據(jù)處理軟件。
?創(chuàng)建截面云圖。在Geometric Entities窗口下,點(diǎn)擊Create a Cross-Section命令,在窗口下方新增Derived Surfaces選項(xiàng),選擇新創(chuàng)建的截面,可通過拖動(dòng)滑塊或設(shè)置截面位置的方式確定某一截面位置。
?動(dòng)畫制作。在瞬態(tài)計(jì)算開始前,設(shè)置保存頻率為5,即每隔5時(shí)間步保存一個(gè)結(jié)果,當(dāng)計(jì)算完成后,在當(dāng)前目錄下則會(huì)存儲(chǔ)多個(gè)結(jié)果文件。在模型顯示區(qū)域,將三維顯示效果調(diào)至最佳位置,然后在Flie下面選擇Save animation,彈出對話框,選擇對應(yīng)的所有結(jié)果文件,然后點(diǎn)擊“打開”,在給定該動(dòng)畫的名稱,點(diǎn)擊保存即可生成后綴為.gif的動(dòng)畫文件。
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