4-ANSYS流固耦合應(yīng)用案例(1)

1、1ANSYS流固耦合分析示例流固耦合分析示例教程大綱教程大綱在這個教程中您將學(xué)到： 移動網(wǎng)格 流體固體相互作用模擬 運用ANSYS-MultiField模擬 同時處理兩個結(jié)果文件問題概述問題概述在這個教程中，運用一個簡單的擺動板例題來解釋怎樣建立以及模擬流體結(jié)構(gòu)相互作用的問題。其中流體模擬在ANSYS CFX求解器中運行，而用ANSYS軟件包中的FEA來模擬固體問題。模擬流固相互作用的整個過程中需要兩個求解器的耦合運行，ANSYSMultiField求解器提供了耦合求解的平臺。模擬中固體問題的描述模擬中固體問題的描述開始模擬運行ANSYS Workbench點擊Empty Project將出現(xiàn)

2、Project界面，在此界面中有一個一個未存儲的Project選擇FileSave把目錄設(shè)在你的工作目錄，文件名設(shè)為OscillatingPlate點擊Save在Project界面左邊工作面板的Link to Geometry File下，點擊Browse，打開所提供的OscillatingPlate.agdb文件1.確認(rèn)OscillatingPlate.agdb被選（高亮顯示），點擊New simulation模擬中固體問題的描述模擬中固體問題的描述建立固體材料當(dāng)模擬界面展開，在模擬界面左邊的目錄樹中展開Geometry選擇Solid，在底下Details窗口中，選擇Material緊連材料

3、名Structural Steel，用鼠標(biāo)選擇New Material當(dāng)Engineering Data窗口出現(xiàn)，鼠標(biāo)右擊New Material，并重命名為Plate設(shè)置Youngs Modulus（楊氏模量）為2.5e06 Pa，Poissons Ratio（泊松比）為0.35，Density（密度）為2550kg m-31.點擊位于Workbench界面上方的Simulation以回到模擬界面模擬中固體問題的描述模擬中固體問題的描述基本分析設(shè)置從工具欄選擇New AnalysisTransient Stress選擇Analysis Settings，在Details窗口，設(shè)置Auto T

4、ime Stepping為off設(shè)置Time Step為0.1 s1.在整個窗口底邊靠右的Tabular Data面板，設(shè)置End Time為5.0模擬中固體問題的描述模擬中固體問題的描述加入載荷加入載荷 固定支撐：為確保薄板的底部固定于平板，需要設(shè)置固定支撐條件。右擊目錄樹中Transient Stress，在快捷菜單中選擇Insert Fixed Support用旋轉(zhuǎn)鍵 旋轉(zhuǎn)幾何模型，以便可以看見模型底面（low-y），然后選擇 并點擊底面（low-y）1.在Details窗口，選擇Geometry，然后點擊No Selection使Apply按鈕出現(xiàn)（如果需要）。點擊Apply以設(shè)置固支

5、。模擬中固體問題的描述模擬中固體問題的描述加入載荷加入載荷流固界面右擊目錄樹中Transient Stress，在快捷菜單中選擇Insert Fluid Solid Interface用旋轉(zhuǎn)鍵 旋轉(zhuǎn)幾何模型，以便可以方便的通過 鈕在流固界面上選擇三個面（low-x, high-y and high-x faces），注意這樣會自動生成1個流固界面。模擬中固體問題的描述模擬中固體問題的描述加入載荷加入載荷壓力加載右擊目錄樹中Transient Stress，在快捷菜單中選擇Insert Pressure在Geometry中選擇low-x面在Details窗口，選擇Magnitude，用出現(xiàn)的箭頭

6、選擇Tabular（Time）在整個視窗的右底邊Tabular Data面板，在表中相對應(yīng)于時間為0 s設(shè)置壓力為100 pa1.表中需要繼續(xù)輸入兩排參數(shù)，100 pa對應(yīng)于0.499 s， 0 pa對應(yīng)于0.5 s模擬中固體問題的描述模擬中固體問題的描述記錄記錄ANSYS輸入文件輸入文件 現(xiàn)在，模擬設(shè)置已經(jīng)完成。在Simulation中ANSYS MultiField并不運行，因此用求解器按鈕并不能得到結(jié)果然而，在目錄樹中的高亮Solution中，選擇Tools Write ANSYS Input File，把結(jié)果寫進文件OscillatingPlate.inp網(wǎng)格是自動生成的，如果想檢查，

7、可以在目錄樹中選擇Mesh1.保存Simulation數(shù)據(jù)，返回Oscillating Plate Project面板，存儲Project創(chuàng)建一個新的模擬：開始ANSYS CFX-Pre.選擇File New Simulation.選擇 General 并點擊 OK.選擇 File Save Simulation As.在欄欄, 敲入 OscillatingPlate.點擊 Save.設(shè)置流體問題、在設(shè)置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField設(shè)置流體問題、在設(shè)置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField輸入網(wǎng)格

8、右擊Mesh 并旋轉(zhuǎn) Import Mesh.選擇提供的網(wǎng)格文件OscillatingPlate.gtm.點擊Open.設(shè)置流體問題、在設(shè)置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField設(shè)置仿真類型：選擇 Insert Simulation Type.應(yīng)用以下設(shè)置： 1.點擊OK設(shè)置流體問題、在設(shè)置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField建立流體物質(zhì)1. 選擇 Insert Material.2. 把新物質(zhì)名定義為 Fluid.3. 應(yīng)用以下設(shè)置4. 點擊OK設(shè)置流體問題、在設(shè)置流體問題、在ANSYS CFX-Pre

9、中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField 創(chuàng)建域：為了使ANSYS Solver能夠把網(wǎng)格變形信息傳遞給CFX Solver，在CFX中必須激活網(wǎng)格移動。重命名Default Domain為OscillatingPlate，并打開進行編輯應(yīng)用以下設(shè)置1.點擊OK設(shè)置流體問題、在設(shè)置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField創(chuàng)建邊界條件流體外部邊界創(chuàng)建一個新邊界條件，命名為Interface.應(yīng)用以下設(shè)置點擊OK設(shè)置流體問題、在設(shè)置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField對稱邊界條件創(chuàng)建一個新邊界條件，命名為S

10、ym1.應(yīng)用以下設(shè)置點擊OK創(chuàng)建一個新邊界條件，命名為Sym2應(yīng)用以下設(shè)置1.點擊OK設(shè)置流體問題、在設(shè)置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField設(shè)置初始值點擊 Global Initialization應(yīng)用以下設(shè)置1.點擊OK設(shè)置流體問題、在設(shè)置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField設(shè)置求解器控制點擊Solver Control應(yīng)用以下設(shè)置點擊OK設(shè)置流體問題、在設(shè)置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField設(shè)置輸出控制點擊Output Control點擊 Trn R

11、esults 鍵創(chuàng)建一個瞬態(tài)結(jié)果，用默認(rèn)的文件名對 Transient Results 1應(yīng)用以下設(shè)置點擊 Monitor 鍵選擇Monitor Options設(shè)置流體問題、在設(shè)置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField在Monitor Points and Expressions下點擊Add new item ，采用默認(rèn)的名字設(shè)置 Option 為 Cartesian Coordinates設(shè)置 Output Variables List 為Total Mesh Displacement X設(shè)置Cartesian Coordinates為0, 1,

12、0點擊OK設(shè)置流體問題、在設(shè)置流體問題、在ANSYS CFX-Pre中設(shè)置中設(shè)置ANSYS MultiField輸出求解器文件(.def)點擊Write Solver File如果 Physics Validation Summary 對話框出現(xiàn)，點擊 Yes 以繼續(xù)應(yīng)用以下設(shè)置確選擇是 Start Solver Manager ，點擊 Save如果發(fā)現(xiàn)文件已經(jīng)存在，點擊Overwrite1.退出ANSYS CFX-Pre，自己決定是否存儲模擬文件 (.cfx)通過通過 ANSYS CFX-Solver Manager 獲獲得結(jié)果得結(jié)果 ANSYS Multifield simulation的

13、運行需要CFX和ANSYS聯(lián)合求解確認(rèn)Define Run 對話框出現(xiàn)在 MultiField 鍵, 確認(rèn) ANSYS 輸入文件地址是正確的確認(rèn)ANSYS Install Root 設(shè)置是正確的1.點擊Start Run通過通過 ANSYS CFX-Solver Manager 獲得獲得結(jié)果結(jié)果ANSYS輸出文件點擊User Points 鍵，觀察薄板上部隨著求解怎樣變形當(dāng)求解完成， ANSYS CFX-Solver Manager 會彈出一個對話框通知你，點擊Yes 以繼續(xù)如果在standalone模式下運行 ANSYS CFX-Solver ，關(guān)閉 ANSYS CFX-Solver Man

14、ager通過通過 ANSYS CFX-Post 觀察結(jié)果觀察結(jié)果在固體薄板上觀察結(jié)果顯示Boundary ANSYS(在 ANSYS Domain ANSYS中)對 Boundary ANSYS進行如下設(shè)置點擊Apply選擇Tools Timestep Selector ，打開Timestep Selector 對話框1.選擇 value 值為1 s ，點擊Apply通過通過 ANSYS CFX-Post 觀察結(jié)果觀察結(jié)果相應(yīng)的瞬態(tài)結(jié)果被加載，可看到網(wǎng)格在CFX和ANSYS區(qū)中移動去除 Boundary ANSYS復(fù)選框的選擇創(chuàng)建等值線，設(shè)置Locations 為Boundary ANSYS

15、和Sym2， 設(shè)置 Variable為Total Mesh Displacement，點擊Apply打開Timestep Selector 對話框，選擇 value 值為1.1 s這樣可以驗證Total Mesh Displacement在CFX和ANSYS區(qū)域中是連續(xù)變化的通過通過 ANSYS CFX-Post 觀察結(jié)果觀察結(jié)果接下來打開Timestep Selector 對話框，選擇 value 值為1.1 s置鼠標(biāo)于瀏覽器中背景顏色顯示的地方，右擊，選擇Deformation Auto為真實的反映變形，右擊， 選擇 Deformation True Scale通過通過 ANSYS CFX

16、-Post 觀察結(jié)果觀察結(jié)果創(chuàng)建動畫去除 Contour 1復(fù)選框選擇顯示 Sym2對 Sym2應(yīng)用以下設(shè)置點擊Apply創(chuàng)建一個矢量圖，設(shè)置Locations為Sym1，設(shè)置Variable 為 Velocity，設(shè)置Colour 為 Constant 并為黑色 ，點擊Apply通過通過 ANSYS CFX-Post 觀察結(jié)果觀察結(jié)果顯示 Boundary ANSYS，設(shè)置 Color 為 constant blue.右擊瀏覽器的空白區(qū)域， 選擇 Predefined Camera View Towards-Z，放大薄板以清晰的觀察點擊 Animation ，動畫對話框?qū)⒊霈F(xiàn)在動畫對話框點擊 ，創(chuàng)建KeyframeNo1在Keyframe Creation and Editing列表突出KeyframeNo1，然后# of Frames設(shè)為48在時間步數(shù)選擇器加載最后一步，value為50點擊 ，創(chuàng)建KeyframeNo2點擊More Animation Options ，展開Animation對話框通過通過 ANSYS CFX-Post 觀察結(jié)果觀察結(jié)果 點擊O