【實(shí)驗(yàn)4】Ansys大玩家的變態(tài)算例與經(jīng)驗(yàn)談

2016-10-31 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

模型說明:

1.該模型并沒有太大實(shí)際意義,也很不完善,很多地方設(shè)置都有問題,但考慮的模型較多,可以作為一個(gè)案例進(jìn)行參考學(xué)習(xí)。

2.該模型考慮了VOF Multiphase(VOF多相流)、Species model(組分輸運(yùn))、Porous Zone Cell(多孔介質(zhì))、Dynamic Mesh(動(dòng)網(wǎng)格)、FSI Couple(by two-way)(雙向固液耦合)、Transient Structural(隱式動(dòng)力學(xué))等模塊。

3.前處理利用DM建模,流體區(qū)域利用ICEM劃分結(jié)構(gòu)網(wǎng)格(對(duì)大變形問題劃分四面體網(wǎng)格要好得多),固體區(qū)域利用meshing劃分網(wǎng)格;后處理利用CFD-Post。

4.我是在64位的workbench 14.5平臺(tái)上做的,workbench 14能不能打開不清楚,但低于14一定不行,高于14.5的版本都可以打開?？蛇M(jìn)入文件夾中將文件拷出,單獨(dú)打開(有的是壓縮包,需要解壓后改格式后綴才可打開)。

模型詳情:

1.單元:上方為多孔介質(zhì),有水流入;左方為一般管道,有油流入;右方為空氣,中間有一平板(可變形)。

2.邊界:最右邊和與之對(duì)應(yīng)的左邊下半部為outflow,其他為墻,前后兩面為symmetry。

3.力學(xué):下方固定,3面與液體耦合,前后兩面為對(duì)稱。

項(xiàng)目流程

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流體網(wǎng)格

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最終網(wǎng)格變形

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最終液相體積

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最終組分

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最終平板變形

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難點(diǎn):

1.雙向固液耦合一般不用ICEM建模和劃分網(wǎng)格,所有的教程上也找不到利用ICEM劃分網(wǎng)格解決固液耦合的例子。本例利用構(gòu)造新的項(xiàng)目流程,巧妙將ICEM插入其中。(目前版本很容易)

2.ICEM劃分結(jié)構(gòu)網(wǎng)格中,邊界層命名、interface的處理、新塊的關(guān)聯(lián)都是易出問題的關(guān)鍵點(diǎn)。能達(dá)到將此模型網(wǎng)格劃分成功水平的初學(xué)者,一般人須3月以上時(shí)間學(xué)習(xí)ICEM(平均每天學(xué)兩小時(shí)左右);若有人指導(dǎo),也至少須一月時(shí)間學(xué)習(xí)。

(1)ICEM是款非常優(yōu)秀的軟件,使用時(shí)候更多靠的是經(jīng)驗(yàn),經(jīng)驗(yàn)不足很容易出錯(cuò),并且不容易找到并改正錯(cuò)誤。GAMBIT可以說已經(jīng)消亡,并且ICEM在非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格方面完全可以代替GAMBIT,在結(jié)構(gòu)網(wǎng)格方面是目前最好的之一(現(xiàn)在有很多很好的前處理軟件)。

(2)meshing這款軟件自動(dòng)化程度很高,非常穩(wěn)定,較少出錯(cuò),但對(duì)流體網(wǎng)格來說還是不太合適,適合初步計(jì)算使用。

3.動(dòng)網(wǎng)格的變形設(shè)置,選擇合適的變形法則,四面體網(wǎng)格要好一些。若時(shí)間步長取得大,很可能導(dǎo)致變形量太大,則很容易出現(xiàn)畸形網(wǎng)格,導(dǎo)致計(jì)算錯(cuò)誤,此時(shí)可以增加迭代次數(shù)解決,但治標(biāo)不治本。

4.fluent在workbench平臺(tái)的雙向耦合,是ANSYS14.0版本出現(xiàn)的東西,所以關(guān)于FLUENT與ANSYS雙向耦合的教程極少,需要自己摸索。(目前已經(jīng)很多了。。)

5.雙向耦合分析必須要求3D,為了簡化為2D,可設(shè)置厚度為一個(gè)單元厚度,且前后兩面設(shè)為對(duì)稱面。

6.多保存,多備份,workbench平臺(tái)好處之一就是項(xiàng)目管理極其方便,在數(shù)據(jù)保存、重啟動(dòng)方面做得非常好,但對(duì)計(jì)算機(jī)配置要求要高,實(shí)在不適合筆記本運(yùn)算。

改進(jìn)

很多地方都可以改進(jìn),比如:網(wǎng)格劃分、動(dòng)網(wǎng)格設(shè)置、步長設(shè)定、壓力設(shè)定。有些工作按理說是必須要做的,但我僅僅是算著玩,所以就不詳細(xì)去做了,一些改進(jìn)工作如下:

1.非線性、大變形(如沖擊爆炸)最好采用Tetra型網(wǎng)格,fluent動(dòng)網(wǎng)格設(shè)置可選spring與remeshing,動(dòng)力學(xué)模塊最好選擇Abaqus/Explicit。

2.壓力場(chǎng)仿的不好,因?yàn)闆]有指定壓力邊界或參考?jí)毫c(diǎn)。

3.需要進(jìn)行網(wǎng)格無關(guān)性和步長獨(dú)立性驗(yàn)證。

4.Y+值需要根據(jù)所選模型和壁面函數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

時(shí)間

2013.12.13 上午加晚上建模、畫網(wǎng)格;

2013.12.14 晚上設(shè)置各模型參數(shù)并試算成功;

2013.12.15 上午加下午對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化(主要是降低剛度,使變形能看出來),并計(jì)算成功。晚上進(jìn)行后處理,動(dòng)畫生成。

總結(jié)

Fluent在我看來應(yīng)該當(dāng)作一個(gè)計(jì)算器來使用,而不是仿真軟件,這樣來看會(huì)有以下幾點(diǎn)拓展:

1.它能解決的問題不局限于流體,很多其他的物理場(chǎng)也可以拿來做。

2.與其他計(jì)算器一樣,它只是幫助人學(xué)習(xí)一些流體的知識(shí)、驗(yàn)證自己的一些想法,最后才是解決一些問題的工具,核心的東西還是自己對(duì)流體專業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)。沒有人會(huì)認(rèn)為用好了一個(gè)科學(xué)計(jì)算器就把等于數(shù)學(xué)學(xué)好了,同樣的道理也適用于Fluent。軟件只是工具。

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