双向流固耦合实例Fluent与structure
fluent流固耦合传热算例
fluent流固耦合传热算例摘要:I.引言- 介绍fluent 软件和流固耦合传热算例II.流固耦合传热的基本概念- 解释流固耦合传热- 说明流固耦合传热在工程领域的重要性III.fluent 软件介绍- 介绍fluent 软件的背景和功能- 说明fluent 软件在流固耦合传热计算方面的应用IV.流固耦合传热算例- 介绍一个具体的流固耦合传热算例- 详细描述算例的步骤和结果V.结论- 总结流固耦合传热算例的重要性- 提出进一步研究的建议正文:I.引言fluent 软件是一款专业的流体动力学模拟软件,广泛应用于航空航天、汽车制造、能源等行业。
在fluent 中,流固耦合传热是一个重要的计算功能。
本文将介绍fluent 软件和流固耦合传热算例,并通过一个具体的算例详细说明流固耦合传热在工程领域中的应用。
II.流固耦合传热的基本概念流固耦合传热是指在流体流动过程中,由于流体和固体壁面之间的温度差而产生的热传递现象。
在实际工程中,流体和固体之间的热传递过程往往是非常复杂的,需要通过数值模拟来进行分析。
fluent 软件提供了一种流固耦合传热计算的功能,可以帮助工程师更好地理解和优化工程过程中的热传递现象。
III.fluent 软件介绍fluent 软件由美国ANSYS 公司开发,是一款功能强大的流体动力学模拟软件。
fluent 软件可以模拟多种流体流动和传热现象,包括稳态和瞬态模拟、层流和紊流模拟、等温、绝热和热传导模拟等。
在fluent 中,用户可以自定义模型和求解器,以满足不同工程需求。
在流固耦合传热方面,fluent 软件提供了一种耦合求解器,可以将流体流动和固体传热两个问题同时求解。
这种耦合求解器可以大大提高计算效率,并更好地模拟实际工程中的热传递过程。
IV.流固耦合传热算例下面我们通过一个具体的算例来说明fluent 软件在流固耦合传热计算方面的应用。
算例描述:一个矩形通道中,流体流动与固体壁面的热传递过程。
【2019年整理】ansys14workbench血管流固耦合分析实例
Ansys14 workbench血管流固耦合实例根据收集的一些资料,进行学习后,试着做了这个ansys14workbench的血管流固耦合模拟,感觉能够耦合上,仅是熟悉流固耦合分析过程,不一定正确,仅供参考,希望大家多讨论。
谢谢!1、先在proe5中建立血管与血液流体区的模型(两者装配起来),或者直接在workbench中建模。
图1 模型图2、新建工程。
在workbench中toolbox中选custom system,双击FSI: FluidFlow(fluent)->static structure.图2 计算工程3、修改engineering data,因为系统缺省材料是钢,需要构建血管材料,如图3所示。
先复制steel,而后修改密度1150kg/m3,杨氏模量4.5e8Pa,泊松比0.3,重新命名,最后在主菜单中点击“update project”保存.图3 修改工程材料4、模型导入,进入gemetry模块,import外部模型文件。
图4 模型导入图5、进入FLUENT网格划分。
在workbench工程视图中的Mesh上点击右键,选择Edit…,如图5所示,进入网格划分meshing界面,如图6所示。
我们这里需要去掉血管部分,只保留血液几何。
图5 进入网格划分图6 禁用血管模型6、设置网格方法。
默认是采用ICEM CFD进行网格划分,设置方式如图7所示,截面圆弧边分为12份,纵截面的边均分为10份,网格结果如图8所示。
另外在这个界面中要设置边界的几何面,如inlet、outlet、symmetry图7 设置网格划分方式图8 最终出网格图9 边界几何7、进入fluent图10 进入fluent关闭mesh,回到fluent工程窗口,右键点击setup,选择edit…,进入fluent。
这里设置瞬态计算,流体为血液(密度1060,动力粘度0.004pas),入口压力波动(用profile输入),出口压力0Pa,采用k-e湍流模型。
「耦合案例」双向流固耦合(2)
「耦合案例」双向流固耦合(2)4 Mechanical求解设置4.1 材料参数定义双击模型树节点B2进入材料定义面板如下图所示,添加新材料Rubber,设置其密度为1100 kg/m3,设置杨氏模量1e7 Pa,泊松比为0.45关闭材料定义面板4.2 网格划分鼠标双击B4单元格进入Mechanical右键选择模型树节点Geometry > FFF\Solid,点击弹出菜单项Suppress Body删除流体区域几何右键选择模型树节点Mesh,点击弹出菜单项Insert → Method插入网格方法属性窗口中设置Method为Sweep,如下图所示指定Source为圆环面,指定Number of Divisions 为100右键选择模型树节点Mesh,点击弹出菜单项Insert → Face Meshing属性窗口中设定Geometry为如图所示的圆环面,指定该面采用映射网格划分右键选择模型树节点Mesh,点击弹出菜单项Insert → Sizing添加网格尺寸属性窗口指定圆环面网格尺寸为1 mm,并设定Behavior为hard右键选择模型树节点Mesh,点击弹出菜单项Generate Mesh生成网格,最终形成网格如下图所示4.3 计算参数定义鼠标选中模型树节点Analysis Settings,属性窗口中设置Step End Time为2 s,设置Auto Time Step为Off,设置Define By为Substeps,设置Number of Stepping为1注意:这里设置的Step End Time值必须大于耦合计算的时间。
真正耦合计算的时间在System Coupling中指定,但指定值必须小于此处的Step End Time值。
鼠标选中模型树节点Transient,图形窗口中选择管道内表面,点击鼠标右键,选择弹出菜单项Insert → Fluid Solid Interface指定该面为流固耦合面选择管道的两个圆环端面,点击鼠标右键,选择弹出菜单项Insert → Fixed Support指定两个面为固定约束在Solution节点上指定后处理内容,如查看等效应力、等效应变、位移等物理量。
(完整版)利用FLUENT软件模拟流固耦合散热实例
Symmetry Planes
Air Outlet
Electronic Chip (one half is modeled) k = 1.0 W/m∙K Q = 2 Watts
Circuit board (externally cooled) k = 0.1 W/m∙K h = 1.5 W/m2∙K T∞ = 298 K
在Scale Grid菜单中,选择Grid was created in inch, 点击 change length units, 然后再点击 Scale, 得到正确 大小的计算区域。
3 . 选择求解器,物理模型 ① Define—Model--Solver
② Define—Model--Energy
7.用体相分割,得到流体区域Volume 2
Volume 2 split with volume 3
Volume 2
Volume 3
划分网格
1.将chip边划分为15*7*4
7 4
15
2.划分其他边的网格
8 16 16
44
100 100
8
16
16 4
划分数:
Board沿Y向边: 4 Board沿Z向边: 8 Fluid 沿Y向边: 16 沿X方向长边: 100
⒊
在Solid面板中,勾选Source Terms,然后选择Source Terms菜单,点击Edit,进入Energy面板,将数值设为1, 菜单将扩展开来,从下拉选项中选择constant, 然后将前面数值设定为904000,然后确认OK。
④ 指定速度入口条件
在Boundary Conditions面板中,Zone下面选择inlet, 确认Type下为velocity-inlet,点击Set进入到Velocityinlet面板中,在velocity specification method右边选 择Magnitude and Direction, 菜单展宽。 在Velocity Magnitude后面输入1, 在x-Componen of Flow Direction后面输入1,其他方向保持为0。表 示air流体沿x方向以1m/s的大小流动。 选择Thermal 菜单将Temperature设定为298K。
fluent流固耦合案例
fluent流固耦合案例
一个常见的流固耦合案例是风洞实验。
风洞是一个用于模拟飞行器在风场中运动的设备,其中飞行器模型放置在流场中,通过控制风洞内的气流运动来模拟不同飞行状态下的飞行器性能。
在风洞实验中,流体(空气)和固体(飞行器模型)之间存在耦合关系。
流体流动会受到飞行器模型的阻力、升力等力的影响,同时飞行器模型的形状、表面特性也会影响流体的流动状态。
通过调整风洞中的气流速度、飞行器模型的姿态等参数,可以模拟不同飞行状态下的流体流动和飞行器性能,帮助工程师评估飞行器设计的稳定性、升阻比、气动特性等。
在这个案例中,流体和固体之间的流固耦合是通过相互作用来实现的。
流体的速度和压力分布会受到固体表面的细微变化影响,而固体的运动和力学性能则会受到流体的作用力和流动状况的限制。
通过对风洞实验的观测和数据分析,可以获取关于飞行器在不同飞行状态下的气动性能的重要信息,为改进飞行器设计、提高性能和安全性提供参考。
(完整word版)双向流固耦合实例Fluent与structure
双向流固耦合实例(Fluent与structure)说明:本例只应用于FLUENT14.0以上版本。
ANSYS 14.0是2011年底新推出的版本,在该版本中,加入了一个新的模块System Coupling,目前只能用于fluent与ansys mechanical的双向流固耦合计算。
官方文档中有介绍说以后会逐渐添加对其它求解器的支持,不过这不重要,重要的是现在FLUENT终于可以不用借助第三方软件进行双向流固耦合计算了,个人认为这是新版本一个不小的改进。
模块及数据传递方式如下图所示。
一、几何准备流固耦合计算的模型准备与单独的流体计算不同,它需要同时创建流体模型与固体模型。
在geometry模块中同时创建流体模型与固体模型。
到后面流体模型或固体模块中再进行模型禁用处理。
模型中的尺寸:v1:32mm,h2:120mm,h5:60mm,h3:3mm,v4:15mm。
由于流体计算中需要进行动网格设置,因此推荐使用四面体网格。
当然如果挡板刚度很大网格变形很小时,可以使用六面体网格,划分六面体网格可以先将几何进行slice切割。
这里对流体区域网格划分六面体网格,固体域同样划分六面体网格。
二、流体部分设置1、网格划分双击B3单元格,进入meshing模块进行网格划分。
禁用固体部分几何。
设定各相关部分的尺寸,由于固体区域几何较为整齐,因此在切割后只需设定一个全局尺寸即可划分全六面体网格。
这里设定全局尺寸为1mm。
划分网格后如下图所示。
2、进行边界命名,以方便在fluent中进行边界条件设置设置左侧面为速度进口velocity inlet,右侧面为自由出流outflow,上侧面为壁面边界wall_top,正对的两侧面为壁面边界wall_side1与wall_side2(这两个边界在动网格设定中为变形域),设定与固体交界面为壁面边界(该边界在动网格中设定为system coupling类型)。
操作方式:选择对应的表面,点击右键,选择菜单create named selection,然后输入相应的边界名称。
【流体】Fluent双向流固耦合实例-竖板震荡仿真
【流体】Fluent双向流固耦合实例-竖板震荡仿真此案例是ANSYS自带帮助文档里,关于双向流固耦合仿真的例子,作为耦合仿真入门的案例,是挺不错的。
本文仿真软件:Transient Structural + Fluent案例描述:高1m,厚度0.06m的弹性板固定在地面上,在开始的0.5s时间内,对板一面施加100Pa的力,板子受力后弯曲。
然后撤销力,板子会回弹不断震荡。
四周是无风状态。
现在仿真此板子的受力运动过程引起附近空气的震荡,以及空气阻力对版子运动状态的影响。
一、Workbench平台搭建启动workbench软件,在软件左侧的Toolbox中调出三个模块到软件右侧的Project Schematic窗口中:Transient Structural ,Fluid Flow (Fluent)以及System Coupling。
它们之间的数据连接如下图所示。
二、固体力学仿真2.1 在workbench界面,双击A2 Engineering Data。
在打开的软件界面中,在A4单元格输入新材料名字“plane”,然后将左侧Toolbox的Density和Isotropic Elasticity两个属性用鼠标左键拖进A4单元格“plane”中,在软件正下方出现这两个参数设置。
将新建的plane材料设置为默认的固体材料。
右键A4单元格“plane”>“Default Solid Material For Model”。
然后关闭Engineering Data软件界面,返回workbench界面。
2.2 导入几何。
鼠标右键A3 Geometry >Import Geometry > Browse,打开“oscillating_plate.agdb”几何文件所在位置并导入。
几何文件在文末有下载链接。
然后双击打开A3 Geometry,进入Geometry软件界面。
生成几何并Suppress流体域“Fluid”。
最新ANSYS-Workbench-Fluent流固耦合传热及热结构分析ppt课件
一、研究概况
• 不同的物种也可以形成嵌合体。 • 例如把两个来自异种动物的胚胎嵌合成一个胚胎,就可
以培育出异种嵌合体动物,像绵羊-山羊嵌合体、马-斑 马嵌合体等都已培育成功。 • 许多心脏病患者移植了猪或牛的瓣膜,也是异种嵌合体。 • 重组DNA技术、转基因技术事实上也都是在制造分子层 次上的嵌合体。
四、嵌合体研究存在的问题
因此,嵌合组织并没有因为成为嵌合体的一部分而 改变免疫特性,而是在发育过程中,各自细胞的 免疫抗原性表达可能被“掩盖”,因而嵌合体中 不同基因型组织之间或细胞之间并不发生排斥现 象。而一旦离开嵌合体,其特异抗原性又表现出 来。这为将来利用嵌合体生产人用器官造成了很 大障碍
四、嵌合体研究存在的问题
三、应用前景
(2)研究性分化机理
利用嵌合体可以研究性别分化以及参与性分化的细胞 及其规律。
(3)孤雌生殖
• 利用嵌合体技术,己获得了孤雌生殖小鼠。 • 铃木达行等(1998)通过聚合从日本红牛获取的卵
母细胞的孤雌生殖二倍体胚胎和用荷斯坦母牛卵母 细胞进行IVF的胚胎,获得2死1活3头嵌合体犊牛。
三、应用前景
• 嵌合在生物学上是指同一个体中,基因型相 异的细胞或组织混合存在的状态。
一、研究概况
• 嵌合体动物:现代的胚胎工程技术中,也有一种叫 胚胎嵌合的技术。它是将2个胚胎细胞(同种或异 种动物胚胎)合并,共同发育成1个胚胎,即“嵌 合胚胎”,然后将这个胚胎移植给受体,让其妊娠 产仔。如果产下来的幼仔具有以上2种动物胚胎的 细胞,则称其为“嵌合体动物”。
裸胚聚合:
移入胚胎联结液小滴(植物凝集素A,PHA,起粘合 作用)中,培养10-20min,将融合胚轻轻移入 20% PBS中洗涤两次,继续培养5h-10h后,移植 入同期发情的受体输卵管或子宫角中。
fluent 二维流固耦合
fluent 二维流固耦合Fluent二维流固耦合引言:Fluent是一种流体力学计算软件,可以用于模拟和分析各种流体流动问题。
二维流固耦合是指在计算过程中,流体和固体之间相互作用的情况。
本文将介绍Fluent二维流固耦合的基本原理、应用领域以及其在工程实践中的重要性。
一、基本原理1. 流体模拟:Fluent利用有限体积法对流体流动进行数值模拟。
通过划分计算区域为网格,利用Navier-Stokes方程和质量守恒、动量守恒、能量守恒等基本方程,对流体的速度、压力、温度等参数进行求解。
2. 固体模拟:对于固体部分,Fluent采用有限元法进行结构分析。
通过将固体划分为离散的网格单元,利用弹性力学原理和材料本构关系,对固体的位移、应力、变形等进行求解。
3. 流固耦合:在Fluent中,流体和固体之间的耦合通过边界条件和相互作用力来实现。
流体和固体之间的相互作用力包括压力、摩擦力、浮力等。
通过迭代计算,不断更新流固界面上的边界条件和相互作用力,从而实现流体和固体之间的耦合效应。
二、应用领域1. 航空航天工程:在航空航天工程中,二维流固耦合可以用于模拟飞机在飞行过程中的空气动力学效应,如升力、阻力、气动力等。
通过对飞机的流场和结构进行联合计算,可以优化飞机的设计,提高其性能和安全性。
2. 汽车工程:在汽车工程中,二维流固耦合可以用于模拟汽车在行驶过程中的空气动力学效应,如阻力、升力、气动噪声等。
通过对汽车的外形和流场进行优化,可以降低油耗、提高操控性能和乘坐舒适度。
3. 建筑工程:在建筑工程中,二维流固耦合可以用于模拟建筑物在风荷载作用下的响应,如结构变形、应力分布等。
通过对建筑物的结构和风场进行联合计算,可以评估建筑物的安全性,指导结构设计和抗风设计。
4. 能源工程:在能源工程中,二维流固耦合可以用于模拟液体和气体在管道中的流动,如油气输送管道、水力发电管道等。
通过对管道的流场和结构进行耦合计算,可以评估管道的流量、压力损失等性能指标,指导管道的设计和运行。
fluent流固耦合传热算例
Fluent流固耦合传热算例介绍在工程领域中,流固耦合传热是一个重要的研究领域。
通过数值模拟方法,我们可以对流体和固体之间的传热过程进行分析和优化。
Fluent是一种常用的流体动力学软件,可以用于模拟流体的运动和传热。
本文将介绍一个关于Fluent流固耦合传热的算例,讨论其原理、步骤和结果分析。
算例背景我们以一个热交换器为例来进行流固耦合传热的模拟。
热交换器是一种常见的设备,用于将热量从一个流体传递到另一个流体,常见于工业生产和能源系统中。
通过模拟热交换器的传热过程,我们可以更好地了解其工作原理,优化设计,并提高其传热效率。
模型建立几何模型首先,我们需要建立热交换器的几何模型。
根据具体的热交换器类型和尺寸,我们可以使用CAD软件绘制出几何模型,并导入到Fluent中进行后续的模拟分析。
边界条件在模拟中,我们需要设置合适的边界条件来模拟实际工况。
对于热交换器的模拟,我们通常需要设置流体的入口温度、出口温度、流速等参数,以及固体壁面的温度和热传导系数。
数值模拟流体模拟在进行流固耦合传热模拟之前,我们首先需要进行流体模拟。
通过Fluent软件,我们可以对流体的运动进行数值模拟,并得到流体的速度场、压力场等关键参数。
在热交换器模拟中,我们需要注意流体的流动特性,如湍流、层流等,以及流体的物性参数,如密度、粘度等。
固体传热模拟在得到流体模拟的结果后,我们可以将其作为固体传热模拟的边界条件。
通过设置固体壁面的温度和热传导系数,我们可以模拟固体的传热过程。
在热交换器模拟中,我们通常关注固体的温度分布、热流密度等参数。
流固耦合模拟最后,我们将流体模拟和固体传热模拟结合起来,进行流固耦合传热模拟。
在Fluent中,我们可以通过设置合适的耦合算法和迭代步长,将流体和固体的传热过程耦合起来。
通过迭代计算,我们可以得到流体和固体的传热过程,并分析其传热特性和效率。
结果分析通过流固耦合传热模拟,我们可以得到丰富的结果数据,如流体的速度场、压力场,固体的温度分布、热流密度等。
fluent流固耦合传热算例
fluent流固耦合传热算例摘要:fluent 流固耦合传热算例I.引言- 简述流固耦合传热算例的重要性- 介绍fluent 软件在流固耦合传热计算中的应用II.fluent 软件介绍- 概述fluent 软件的特点和功能- 讲解fluent 软件在流固耦合传热计算中的操作流程III.流固耦合传热算例解析- 分析算例背景及目的- 详细描述算例的流固耦合传热计算过程- 解释算例结果及其意义IV.结论- 总结算例的流固耦合传热计算经验- 提出进一步研究和改进的建议正文:fluent 流固耦合传热算例I.引言流固耦合传热算例在工程领域中具有广泛的应用,可以帮助工程师们更好地理解和掌握流固耦合传热现象。
fluent 软件作为一种强大的流体动力学模拟软件,在流固耦合传热计算中具有重要的作用。
本文将通过一个具体的算例,详细介绍fluent 软件在流固耦合传热计算中的应用。
II.fluent 软件介绍fluent 软件是一款功能强大的流体动力学模拟软件,广泛应用于航空航天、汽车制造、能源等领域。
它具有丰富的物理模型和强大的数值计算能力,可以模拟流体流动、热传导、化学反应等多种物理现象。
在流固耦合传热计算中,fluent 软件可以实现流体与固体结构之间的热传递模拟,为工程师们提供准确的计算结果。
III.流固耦合传热算例解析为了具体阐述fluent 软件在流固耦合传热计算中的应用,我们选取了一个典型的算例进行详细分析。
算例背景为一组流固耦合传热实验,实验中涉及到流体流动、固体传热以及流固耦合传热现象。
我们使用fluent 软件对实验进行模拟,以获取流固耦合传热过程中的温度分布和热流密度等关键参数。
在fluent 软件的操作过程中,我们首先创建了流体和固体的几何模型,并定义了它们的材料属性。
接着,我们设置边界条件,包括流体进口、出口和固体表面的热交换条件。
在求解器设置中,我们选择了适用于流固耦合传热计算的求解器,并设置了相应的耦合条件。
fluent流固耦合传热算例
fluent流固耦合传热算例fluent流固耦合传热算例是针对流体和固体之间热量传递的一种数值模拟方法。
在工程领域中,流固耦合传热问题广泛存在于换热器、散热器、核电站等领域,对于优化设计、提高传热效率以及解决实际工程问题具有重要意义。
一、流固耦合传热概念介绍流固耦合传热是指在流体与固体之间由于温度差引起的热量传递过程。
在这种传热方式中,流体和固体的温度场、速度场以及压力场之间存在相互影响的关系。
流固耦合传热问题可以分为内部耦合和外部耦合两种类型。
内部耦合是指流体和固体内部的热量传递过程,而外部耦合是指流体和固体之间的热量交换。
二、流固耦合传热算例背景及意义本文以某实际工程为背景,通过fluent软件对流固耦合传热问题进行数值模拟。
旨在揭示流体与固体之间热量传递的规律,为实际工程提供参考依据。
通过分析算例,可以优化传热装置设计,提高传热效率,降低能耗,从而降低生产成本。
三、算例具体内容与分析本算例采用fluent软件进行数值模拟,考虑流体在固体内部的流动与热量传递。
模拟过程中,流体与固体的温度、速度、压力等参数随时间和空间的变化关系。
通过计算得到流体与固体之间的热量交换,从而分析传热过程的性能。
四、结果讨论与启示通过对流固耦合传热算例的分析,得到以下结论:1.在流固耦合传热过程中,流体的温度分布和速度分布对固体表面的热量传递有显著影响。
2.固体内部的温度分布存在一定的规律,可通过优化固体材料、改变流体流动方式等方法提高传热效果。
3.流固耦合传热问题具有较强的非线性特点,需要采用数值模拟方法进行深入研究。
本算例为实际工程提供了有益的参考,启示我们在设计传热装置时,要充分考虑流体与固体之间的相互作用,从而实现高效、节能的目标。
综上所述,fluent流固耦合传热算例对于揭示流体与固体之间热量传递规律具有重要的实际意义。
双向流固耦合实例
双向流固耦合实例(Fluent与structure)说明:本例只应用于FLUENT14.0以上版本。
ANSYS 14.0是2011年底新推出的版本,在该版本中,加入了一个新的模块System Coupling,目前只能用于fluent与ansys mechanical的双向流固耦合计算。
官方文档中有介绍说以后会逐渐添加对其它求解器的支持,不过这不重要,重要的是现在FLUENT终于可以不用借助第三方软件进行双向流固耦合计算了,个人认为这是新版本一个不小的改进。
模块及数据传递方式如下图所示。
一、几何准备流固耦合计算的模型准备与单独的流体计算不同,它需要同时创建流体模型与固体模型。
在geometry模块中同时创建流体模型与固体模型。
到后面流体模型或固体模块中再进行模型禁用处理。
模型中的尺寸:v1:32mm,h2:120mm,h5:60mm,h3:3mm,v4:15mm。
由于流体计算中需要进行动网格设置,因此推荐使用四面体网格。
当然如果挡板刚度很大网格变形很小时,可以使用六面体网格,划分六面体网格可以先将几何进行slice切割。
这里对流体区域网格划分六面体网格,固体域同样划分六面体网格。
二、流体部分设置1、网格划分双击B3单元格,进入meshing模块进行网格划分。
禁用固体部分几何。
设定各相关部分的尺寸,由于固体区域几何较为整齐,因此在切割后只需设定一个全局尺寸即可划分全六面体网格。
这里设定全局尺寸为1mm。
划分网格后如下图所示。
2、进行边界命名,以方便在fluent中进行边界条件设置设置左侧面为速度进口velocity inlet,右侧面为自由出流outflow,上侧面为壁面边界wall_top,正对的两侧面为壁面边界wall_side1与wall_side2(这两个边界在动网格设定中为变形域),设定与固体交界面为壁面边界(该边界在动网格中设定为system coupling类型)。
操作方式:选择对应的表面,点击右键,选择菜单create named selection,然后输入相应的边界名称。
ansys help流固耦合算例fluid_structure(内含解析)
*SET,rext , 6 ! Size ratio in flow direction of outlet
*SET,rafls , 12 ! Initial element spacing ratio - morph.fluid
lesize,9,,,nflu,raflu
lesize,15,,,nflu,raflu
lesize,18,,,nenty,1./raent
lesize,17,,,nenty,1./raent
lesize,21,,,nfl1,rafls
lesize,8,,,nfl11,-1./(rafls+3)
lesize,1,,,ngas,rgas !指定所选线上单元数 线1上划分10个单元 中间尺寸比两端尺寸=|-2|
lesize,3,,,ngas,rgas !指定所选线上单元数 线3上划分10个单元 中间尺寸比两端尺寸=|-2|
*SET,nfl11, nfl1*2+9
!! Morphing Fluid region is a user defined region around
!! the gasket. The fluid mesh here will deform and be
!! updated as the gasket deforms.
alls
!-----------------
!!
!!!!! 2. Create Physics Environment for the Fluid..................................................第二大步创建流体的物理环境
fluent二维流固耦合
fluent二维流固耦合Fluent二维流固耦合引言:Fluent是一种流体力学模拟软件,广泛应用于工程领域。
流固耦合是指在流体力学模拟中,考虑固体物体与流体的相互作用。
本文将介绍Fluent中的二维流固耦合模拟,讨论其原理、应用以及相关注意事项。
一、二维流固耦合模拟的原理在Fluent中,二维流固耦合模拟是基于有限体积法和有限元法的耦合求解。
有限体积法用于求解流体的动力学方程,而有限元法用于求解固体的弹性方程。
通过迭代求解两个方程组,可以得到流体和固体的相互作用。
二、二维流固耦合模拟的应用1. 汽车空气动力学研究:二维流固耦合模拟可以用于分析汽车在行驶过程中的空气动力学特性,如阻力、升力等。
通过优化车身形状和空气动力学特性,可以提高汽车的燃油效率和稳定性。
2. 飞机结构研究:二维流固耦合模拟可以用于分析飞机在飞行过程中的结构响应,如飞机机翼的变形、应力分布等。
通过优化飞机的结构设计,可以提高飞机的飞行性能和安全性。
3. 建筑物抗风设计:二维流固耦合模拟可以用于分析建筑物在强风作用下的结构响应,如风荷载、振动等。
通过优化建筑物的结构设计和材料选择,可以提高建筑物的抗风能力和安全性。
4. 水力发电机组设计:二维流固耦合模拟可以用于分析水力发电机组在运行过程中的流体特性和固体结构响应,如水流分布、叶片变形等。
通过优化水力发电机组的设计和调整运行参数,可以提高发电效率和可靠性。
三、二维流固耦合模拟的注意事项1. 网格生成:在进行二维流固耦合模拟前,需要先生成合适的网格。
网格的质量对模拟结果有重要影响,应注意网格的精细度和光滑性。
2. 材料模型:在模拟中,需要选择合适的材料模型来描述固体的力学行为。
常用的材料模型有线性弹性模型、非线性弹性模型等,应根据实际情况选择合适的模型。
3. 边界条件:在模拟中,需要为流体和固体设置合适的边界条件。
边界条件的选择对模拟结果有重要影响,应根据实际情况设置合理的边界条件。
ansysworkbench流固耦合计算实例
ansysworkbench流固耦合计算实例Oscillating Plate with Two-Way Fluid-Structure InteractionIntroductionThis tutorial includes:FeaturesOverview of the Problem to SolveSetting up the Solid Physics in Simulation (ANSYS Workbench)Setting up the Fluid Physics and ANSYS Multi-field Settings in ANSYS CFX-PreObtaining a Solution using ANSYS CFX-Solver ManagerViewing Results in ANSYS CFX-PostIf this is the first tutorial you are working with, it is important to review the following topics before beginning:Setting the Working DirectoryChanging the Display ColorsUnless you plan on running a session file, you should copy the sample files used in this tutorial from the installation folder for your software (/examples/) to your working directory. This prevents you from overwriting source files provided with your installation. If you plan to use a session file, please refer to Playing a Session File.Sample files referenced by this tutorial include:OscillatingPlate.preOscillatingPlate.agdbOscillatingPlate.gtmOscillatingPlate.inp1.FeaturesThis tutorial addresses the following features of ANSYS CFX.In this tutorial you will learn about:Moving meshFluid-solid interaction (including modeling solid deformation using ANSYS)Running an ANSYS Multi-field (MFX) simulationPost-processing two results files simultaneously.2.Overview of the Problem to SolveThis tutorial uses a simple oscillating plate example to demonstrate how to set up and run a simulation involving two-way Fluid-Structure Interaction, where the fluid physics is solved in ANSYS CFX and the solid physics is solved in the FEA package ANSYS. Coupling between the two solvers is required throughout the solution to model the interaction between fluid and solid as time progresses, and the framework for the coupling is provided by the ANSYS Multi-field solver, using the MFX setup.The geometry consists of a 2D closed cavity. A thin plate is anchored to the bottom of the cavity as shown below:An initial pressure of 100 Pa is applied to one side of the thin plate for 0.5 seconds in order to distort it. Once this pressure is released, the plate oscillates backwards and forwards as it attempts to regain its equilibrium (vertical) position. The surrounding fluid damps the oscillations, which therefore have an amplitude that decreases in time. The CFX Solver calculates how the fluid responds to the motion of the plate, and the ANSYS Solver calculates how the plate deforms as a result of both the initial applied pressure and the pressure resulting from the presence of the fluid. Coupling between the two solvers is required since the solid deformation affects the fluid solution, and the fluid solution affects the solid deformation. The tutorial describes the setup and execution of the calculation including the setup of the solid physics in Simulation (within ANSYS Workbench) and the setup of the fluid physics and ANSYS Multi-field settings in ANSYS CFX-Pre. If you do not have ANSYS Workbench, then you can use the provided ANSYS input file to avoid the need for Simulation.3.Setting up the Solid Physics in Simulation (ANSYS Workbench)This section describes the step-by-step definition of the solid physics in Simulation within ANSYS Workbench that will result in the creation of an ANSYS input file OscillatingPlate.inp. If you prefer, you can instead use the provided OscillatingPlate.inp file and continue from Setting up the Fluid Physics and ANSYS Multi-field Settings in ANSYS CFX-Pre.Creating a New Simulation1.If required, launch ANSYS Workbench.2.Click Empty Project. The Project page appears displaying an unsaved project.3.Select File > Save or click Save button.4.If required, set the path location to a different folder. The default location is your workingdirectory. However, if you have a specific folder that you want to use to store files created during this tutorial, change the path.5.Under File name, type OscillatingPlate.6.Click Save.7.Under Link to Geometry File on the left hand task bar click Browse. Select the providedfile OscillatingPlate.agdb and click Open.8.Make sure that OscillatingPlate.agdb is highlighted and click New simulation from theleft-hand taskbar.Creating the Solid Material1.When Simulation opens, expand Geometry in the project tree at the left hand side of theSimulation window.2.Select Solid, and in the Details view below, select Material./doc/0f5f082de2bd960590c677b6.html e the arrow that appears next to the material name Structural Steel to select NewMaterial.4.When the Engineering Data window opens, right-click New Material from the tree viewand rename it to Plate.5.Enter 2.5e06 for Young's Modulus, 0.35 for Poisson's Ratio and 2550 for Density.Note that the other properties are not used for this simulation, and that the units for these values are implied by the global units in Simulation.6.Click the Simulation tab near the top of the Workbench window to return to thesimulation.Basic Analysis SettingsThe ANSYS Multi-field simulation is a transient mechanical analysis, with a timestep of 0.1 s and a time duration of 5 s.1.Select New Analysis > Flexible Dynamic from the toolbar.2.Select Analysis Settings from the tree view and in the Details view below, set Auto TimeStepping to Off.3.Set Time Step to 0.1.4.Under Tabular Data at the bottom right of the window, set End Time to5.0 for theSteps = 1 setting.Inserting LoadsLoads are applied to an FEA analysis as the equivalent of boundary conditions in ANSYS CFX. In this section, you will set a fixed support, a fluid-solid interface, and a pressure load. Fixed SupportThe fixed support is required to hold the bottom of the thin plate in place.1.Right-click Flexible Dynamic in the tree and select Insert> Fixed Support from theshortcut menu.2.Rotate the geometry using the Rotate button so that the bottom (low-y) face of thesolid is visible, then select Face and click the low-y face.That face should be highlighted to indicate selection.3.Ensure Fixed Support is selected in the Outline view, then, in the Details view, selectGeometry and click 1 Face to make the Apply button appear (if necessary). Click Apply to set the fixed support.Fluid-Solid InterfaceIt is necessary to define the region in the solid that defines the interface between the fluid in CFX and the solid in ANSYS. Data is exchanged across this interface during the execution of the simulation.1.Right-click Flexible Dynamic in the tree and select Insert > Fluid Solid Interface fromthe shortcut menu./doc/0f5f082de2bd960590c677b6.html ing the same face-selection procedure described earlier, select the three faces of thegeometry that form the interface between the solid and the fluid (low-x, high-y and high-x faces) by holding down to select multiple faces. Note that this load is automatically given an interface number of 1.Pressure LoadThe pressure load provides the initial additional pressure of 100 [Pa] for the first 0.5 seconds of the simulation. It is defined using a step function.1.Right-click Flexible Dynamic in the tree and select Insert > Pressure from the shortcutmenu.2.Select the low-x face for Geometry.3.In the Details view, select Magnitude, and using the arrow that appears, select Tabular(Time).4.Under Tabular Data, set a pressure of 100 in the table row corresponding to a time of 0.Note: The units for time and pressure in this table are the global units of [s]and [Pa], respectively.5.You now need to add two new rows to the table. This can be done by typing the new timeand pressure data into the empty row at the bottom of the table, and Simulation will automatically re-order the table in order of time value. Enter a pressure of 100 for a time value of 0.499, and a pressure of 0 for a time value of 0.5.This gives a step function for pressure that can be seen in the chart to the left of the table. Writing the ANSYS Input FileThe Simulation settings are now complete. An ANSYS Multi-field run cannot be launched from within Simulation, so the Solve buttons cannot be used to obtain a solution.1.Instead, highlight Solution in the tree, select Tools> Write ANSYS Input File andchoose to write the solution setup to the file OscillatingPlate.inp.2.The mesh is automatically generated as part of this process. If you want to examine it,select Mesh from the tree.3.Save the Simulation database, use the tab near the top of the Workbench window to returnto the Oscillating Plate [Project] tab, and save the project itself.4.Setting up the Fluid Physics and ANSYS Multi-field Settings in ANSYS CFX-PreThis section describes the step-by-step definition of the flow physics and ANSYS Multi-field settings in ANSYS CFX-Pre. Playing a Session FileIf you want to skip past these instructions and to have ANSYS CFX-Pre set up the simulation automatically, you can select Session > Play Tutorial from the menu in ANSYS CFX-Pre, then run the session file: OscillatingPlate.pre. After you have played the session file as described in earlier tutorials under Playing the Session File and Starting ANSYS CFX-Solver Manager, proceed to Obtaining a Solution using ANSYS CFX-Solver Manager.Creating a New Simulation1.Start ANSYS CFX-Pre.2.Select File > New Simulation.3.Select General and click OK.4.Select File > Save Simulation As.5.Under File name, type OscillatingPlate.6.Click Save.Importing the Mesh1.Right-click Mesh and select Import Mesh.2.Select the provided mesh file, OscillatingPlate.gtm and click Open.Note:The file that was just created in Simulation, OscillatingPlate.inp, will be used as an input file for the ANSYS Solver. Setting the Simulation TypeA transient ANSYS Multi-field run executes as a series of timesteps. The Simulation Type tab is used both to enable an ANSYS Multi-field run and to specify the time-related settings for it (in the External Solver Coupling settings). The ANSYS input file is read by ANSYS CFX-Pre so that it knows which Fluid Solid Interfaces are available.Once the timesteps and time duration are specified for the ANSYS Multi-field run (coupling run), ANSYS CFX automatically picks up these settings and it is not possible to set the timestep and time duration independently. Hence the only option available for Time Duration is Coupling Time Duration, and similarly for the related settings Time Step and Initial Time.1. ClickSimulation Type .2. Apply the following settings3. Click OK .Note :You may see a physics validation message related to the difference in the units used in ANSYS CFX-Pre and the units contained within the ANSYS input file. While it is important to review the units used in any simulation, you should be aware that, in this specific case, the message is not crucial as it is related to temperature units and there is no heat transfer in this case. Therefore, this specific tutorial will not be affected by the physics message.Creating the FluidA custom fluid is created with user-specified properties.1. Click Material .2. Set the name of the new material to Fluid.3. Apply the following settings4.Click OK.Creating the DomainIn order to allow the ANSYS Solver to communicate mesh displacements to the CFX Solver, mesh motion must be activated in CFX.1.Right click Simulation in the Outline tree view and ensure that Automatic DefaultDomain is selected. A domain named Default Domain should now appear under the Simulation branch.2.Double click Default Domain and apply the following settings3.Click OK.Creating the Boundary ConditionsIn addition to the symmetry conditions, another type of boundary condition corresponding with the interaction between the solid and the fluid is required in this tutorial.Fluid Solid External BoundaryThe interface between ANSYS and CFX is defined as an external boundary in CFX that has its mesh displacement being defined by the ANSYS Multi-field coupling process.When an ANSYS Multi-field specification is being made in ANSYS CFX-Pre, it is necessary to provide the name and number of the matching Fluid Solid Interface that was created in Simulation. Since the interface number in Simulation was 1, the name in question is FSIN_1. (If the interface number had been 2, then the name would have been FSIN_2, and so on.)On this boundary, CFX will send ANSYS the forces on the interface, and ANSYS will send back the total mesh displacement it calculates given the forces passed from CFX and the other defined loads.1.Create a new boundary condition named Interface.2.Apply the following settings3.Click OK.Symmetry BoundariesSince a 2D representation of the flow field is being modeled (using a 3D mesh with one element thickness in the Z direction) symmetry boundaries will be created on the low and high Z 2D regions of the mesh.1.Create a new boundary condition named Sym1.2.Apply the following settings3.Click OK.4.Create a new boundary condition named Sym2.5.Apply the following settings6.Click OK.Setting Initial ValuesSince a transient simulation is being modeled, initial values are required for all variables.1. ClickGlobal Initialization. 2. Apply the following settings:3. Click OK .Setting Solver ControlVarious ANSYS Multi-field settings are contained under Solver Control under the External Coupling tab. Most of these settings do not need to be changed for this simulation.Within each timestep, a series of “coupling” or “stagger” iterations are performed to ensure that CFX, ANSYS and the data exchanged between the two solvers are all consistent. Within each stagger iteration, ANSYS and CFX both run once each, but which one runs first is a user-specifiable setting. In general, it is slightly more efficient to choose the solver that drives the simulation to run first. In this case, the simulation is being driven by the initial pressure applied in ANSYS, so ANSYS is set to solve before CFX within each stagger iteration.1. Click Solver Control .2. Apply the following settings:3.Click OK.Setting Output ControlThis step sets up transient results files to be written at set intervals.1.Click Output Control .2.On the Trn Results tab, create a new transient result with the default name.3.Apply the following settings to Transient Results 1:4.Click the Monitor tab.5.Select Monitor Options.6.Under Monitor Points and Expressions:7.Click Add new item and accept the default name.8.Set Option to Cartesian Coordinates.9.Set Output Variables List to Total Mesh Displacement X.10.Set Cartesian Coordinates to [0, 1, 0].11.Click OK.Writing the Solver (.def) File1.Click Write Solver File .2.If the Physics Validation Summary dialog box appears, click Yes to proceed.3.Apply the following settings4.Ensure Start Solver Manager is selected and click Save.5.If you are notified the file already exists, click Overwrite.6.This file is provided in the tutorial directory and will exist in your working folder if youhave copied it there.7.Quit ANSYS CFX-Pre, saving the simulation (.cfx) file at your discretion.5.Obtaining a Solution using ANSYS CFX-Solver ManagerThe execution of an ANSYS Multi-field simulation requires both the CFX and ANSYS solvers to be running and communicating with each other. ANSYS CFX-Solver Manager can be used to launch both solvers and to monitor the output from both.1.Ensure the Define Run dialog box is displayed.There is a new MultiField tab which contains settings specific for an ANSYS Multi-field simulation.2.On the MultiField tab, check that the ANSYS input file location is correct (the location isrecorded in the definition file but may need to be changed if you have moved files around).3.On UNIX systems, you may need to manually specify where the ANSYS installation is ifit is not in the default location. In this case, you must provide the path to the v110/ansys directory.4.Click Start Run.The run begins by some initial processing of the ANSYS Multi-field input which results in the creation of a file containing the necessary multi-field commands for ANSYS, and then the ANSYS Solver is started. The CFX Solver is then started in such a way that it knows how to communicate with the ANSYS Solver.After the run is under way, two new plots appear in ANSYS CFX-Solver Manager:ANSYS Field Solver (Structural) This plot is produced only when the solid physics is set to use large displacements or when other non-linear analyses are performed. It shows convergence of the ANSYS Solver. Full details of the quantities are described in the ANSYS user documentation. In general, the CRIT quantities are the convergence criteria for each relevantvariable, and the L2 quantities represent the L2 Norm of the relevant variable. For convergence, the L2 Norm should be below the criteria. The x-axis of the plot is the cumulative iteration number for ANSYS, which does not correspond to either timesteps or stagger iterations. Several ANSYS iterations will beperformed for each timestep, depending on how quickly ANSYS converges. You will usually see a somewhat “spiky” plot, as each quantity will be unconverged at the start of each timestep, and then convergence will improve.ANSYS Interface Loads (Structural)This plot shows the convergence for each quantity that is part of the data exchanged between the CFX and ANSYS Solvers. In this case, four lines appear, corresponding to two force components (FX and FY) and two displacement components (UX and UY). Since the analysis is 2D, FZ and UZ are not exchanged. Each quantity is converged when the plot shows a negative value. The x-axis of the plot corresponds to the cumulative number of stagger iterations (coupling iterations) and there are several of these for every timestep. Again, a spiky plot is expected as the quantities will not be converged at the start of a timestep.The ANSYS out file is displayed in ANSYS CFX-Solver Manager as an extra tab. Similar to the CFX out file, this is a text file recording output from ANSYS as the solution progresses.1.Click the User Points tab and watch how the top of the plate displaces as the solutiondevelops.2.When the solvers have finished and ANSYS CFX-Solver Manager puts up a dialog boxto tell you this, click Yes to post-process the results.3.If using Standalone Mode, quit ANSYS CFX-Solver Manager.6.Viewing Results in ANSYS CFX-PostFor an ANSYS Multi-field run, both the CFX and ANSYS results files will be opened up in ANSYS CFX-Post by default if ANSYS CFX-Post is started from a finished run in ANSYS CFX-Solver Manager.Plotting Results on the SolidWhen ANSYS CFX-Post reads an ANSYS results file, all the ANSYS variables are available to plot on the solid, including stresses and strains. The mesh regions available for plots by default are limited to the full boundary of the solid, plus certain named regions which are automatically created when particular types of load are added in Simulation. For example, any Fluid Solid Interface will have a corresponding mesh region with a name such as FSIN 1. In this case, there is also a named region corresponding to the location of the fixed support, but in general pressure loads do not result in a named region.You can add extra mesh regions for plotting by creating named selections in Simulation - see the Simulation product documentation for more details. Note that the named selection must have a name which contains only English letters, numbers and underscores for the named mesh region to be successfully created.Note that when ANSYS CFX-Post loads an ANSYS results file, the true global range for each variable is not automatically calculated, as this would add a substantial amount of time onto how long it takes to load such a file (you can turn on this calculation using Edit > Options and using the Pre-calculate variable global ranges setting under CFX-Post> Files). When the global range is first used for plotting a variable, it is calculated as the range within the current timestep. As subsequent timesteps are loaded into ANSYS CFX-Post, the Global Range is extended each time variable values are found outside the previous Global Range.1.Turn on the visibility of Boundary ANSYS (under ANSYS > Domain ANSYS).2.Right-click a blank area in the viewer and select Predefined Camera > View Towards-Z. Zoom into the plate to see it clearly.3.Apply the following settings to Boundary ANSYS:4.Click Apply.5.Select Tools> Timestep Selector from the task bar to open the Timestep Selectordialog box. Notice that a separate list of timesteps is available for each results file loaded, although for this case the lists are the same. By default, Sync Cases is set to By Time Value which means that each time you change the timestep for one results file, ANSYS CFX-Post will automatically load the results corresponding to the same time value for all other results files.6.Set Match to Nearest Available.7.Change to a time value of 1 [s] and click Apply.The corresponding transient results are loaded and you can see the mesh move in both the CFX and ANSYS regions.1.Clear the visibility check box of Boundary ANSYS.2.Create a contour plot, set Locations to Boundary ANSYS and Sym2, and set Variable toTotal Mesh Displacement. Click Apply./doc/0f5f082de2bd960590c677b6.html ing the timestep selector, load time value 1.1 [s] (which is where the maximum totalmesh displacement occurs).This verifies that the contours of Total Mesh Displacement are continuous through both the ANSYS and CFX regions.Many FSI cases will have only relatively small mesh displacements, which can make visualization of the mesh displacement difficult. ANSYS CFX-Post allows you to visually magnify the mesh deformation for ease of viewing such displacements. Although it is not strictly necessary for this case, which has mesh displacements which are easily visible unmagnified, this is illustrated by the next few instructions./doc/0f5f082de2bd960590c677b6.html ing the timestep selector, load time value 0.1 [s] (which has a much smaller meshdisplacement than the currently loaded timestep).2.Place the mouse over somewhere in the viewer where the background color is showing.Right-click and select Deformation > Auto. Notice that the mesh displacements are now exaggerated. The Auto setting is calculated to make the largest mesh displacement a fixed percentage of the domain size.3.To return the deformations to their true scale, right-click and select Deformation > TrueScale.Creating an Animation/doc/0f5f082de2bd960590c677b6.html ing the Timestep Selector dialog box, ensure the time value of 0.1 [s] is loaded.2.Clear the visibility check box of Contour 1.3.Turn on the visibility of Sym2.4.Apply the following settings to Sym2.5.Click Apply.6.Create a vector plot, set Locations to Sym1 and leave Variable set to Velocity. SetColor to be Constant and choose black. Click Apply.7.Select the visibility check box of Boundary ANSYS, and set Color to a constant blue.8.Click Animation .The Animation dialog box appears.9.Select Keyframe Animation.10.In the Animation dialog box:a.Click New to create KeyframeNo1.b.Highlight KeyframeNo1, then change # of Frames to 48.c.Load the last timestep (50) using the timestep selector.d.Click New to create KeyframeNo2.The # of Frames parameter has no effect for the last keyframe, so leave it at the default value.e.Select Save MPEG.f.Click Browse next to the MPEG file data box to set a path and file name forthe MPEG file.If the file path is not given, the file will be saved in the directory from which ANSYS CFX-Post was launched.g.Click Save.The MPEG file name (including path) will be set, but the MPEG will not be created yet.h.Frame 1 is not loaded (The loaded frame is shown in the middle of theAnimation dialog box, beside F:). Click To Beginning to load it then waita few seconds for the frame to load.i.Click Play the animation .The MPEG will be created as the animation proceeds. This will be slow, since a timestep must be loaded and objects must be created for each frame. To view the MPEG file, you need to use a viewer that supports the MPEG format.11.When you have finished, exit ANSYS CFX-Post.。
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双向流固耦合实例( Fluent 与 structure)
说明:本例只应用于FLUENT14.0 以上版本。
ANSYS 14.0 是2011 年底新推出的版本,在该版本中,加入了一个新的模块System Coupling ,目前只能用于fluent 与ansys mechanical 的双向流固耦合计算。
官方文档中有介绍说以后会逐渐添加对其它求解器的支持,不过这不重要,重要的是现在FLUENT 终于可以不用借助第三方软件进行双向流固耦合计算了,个人认为这是新版本一个不小的改进。
模块及数据传递方式如下图所示。
一、几何准备流固耦合计算的模型准备与单独的流体计算不同,它需要同时创建流体模型与固体模型。
在geometry 模块中同时创建流体模型与固体模型。
到后面流体模型或固体模块中再进行模型禁用处理。
模型中的尺寸:v1:32mm ,h2:120mm ,h5:60mm ,h3:3mm ,v4:15mm 。
由于流体计算中需要进行动网格设置,因此推荐使用四面体网格。
当然如果挡板刚度很大网格变形很小时,可以使用六面体网格,划分六面体网格可以先将几何进行slice 切割。
这里对流体区域网格划分六面体网格,固体域同样划分六面体网格。
二、流体部分设置
1、网格划分
双击B3 单元格,进入meshing 模块进行网格划分。
禁用固体部分几何。
设定各相关部分的尺寸,由于固体区域几何较为整齐,因此在切割后只需设定一个全局尺寸即可划分全六面体网格。
这里设定全局尺寸为1mm 。
划分网格后如下图所示。
2 、进行边界命名,以方便在 fluent 中进行边界条件设置
变形域),设定与固体交界面为壁面边界(该边界在动网格中设定为 操作方式:选择对应的表面,点击右键,选择菜单 create named selection ,然后输入相 应的边界名称。
注意: FLUENT 会自动检测输入的名称以使用对应的边界类型, 在 fluent 进行类型更改。
完成后的树形菜单如下图所示。
本部分操作完毕后,关闭 meshing 模块。
返回工程面板。
3 、进入 fluent 设置
FLUENT 主要进行动网格设置。
其它设置与单独进行 FLUENT 仿真完全一致。
设置使用瞬态计算,使用 K-Epsilon 湍流模型。
这里的动网格主要使用弹簧光顺处理(由于使用的是六面体网格且运动不规律),需要使 用
TUI 命令打开光顺对六面体网格的支持。
使用命令 /define/dynamic-mesh/controls/smoothing-parameters 。
动态层技术与网格重构方法在六面体网格中失效。
因此,建议使用四面体网格。
我们这里 由于变形小,所以只使用光顺方法即可满足要求。
点击 Dynamic mesh 进入动网格设置面板。
如下图所示,激活动网格模型。
设置左侧面为速度进口 velocity inlet ,右侧面为自由出流 outflow ,上侧面为壁面边界
wall_top ,正对的两侧面为壁面边界 wall_side1 与 wall_side2
这两个边界在动网格设定中为 system coupling 类型)
当然用户也可以
4、smoothing 参数
使用弹簧光顺方法。
设置参数弹簧常数0.6 ,边界节点松弛因子0.6 。
如下图所示
5、运动区域设置主要包括三个运动区域:流固耦合面、两侧的面。
其中流固耦合面运动方式为system coupling ,两侧壁面运动类型为deforming 。
设置最小网格尺寸0.8 ,最大网格尺寸1.5 ,最大扭曲率0.6 。
如下图所示(点击查看大图)。
6 、其它设置
包括求解控制参数设置、动画设置、自动保存设置、初始化设置、计算时间步及步长设置等。
与单独FLUENT 使用没有任何差异。
迭代参数设置如下图所示
关闭FLUENT ,返回工程面板。
二、固体部分设置
1、材料设置
双击C2 单元格进入固体材料设置。
这里保持默认的结构钢。
弹性模量2.1e11Pa ,泊松比0.3 。
需要注意的是材料特性决定了变形,因此对于刚度小的材料可能会存在大的位移,在流体求解器中动网格设置时需要加以关注。
点击retrun to project 回到工程面板。
2、网格划分及进行约束
双击C4 单元格进入固体网格划分模块。
设定网格尺寸1mm 划分网格。
添加流固耦合面及固定边界约束。
设置分析参数,时间步长设置为0.01s ,总时间为1s 。
如下图所示。
设置完毕后,关闭DS 返回工程面板。
右键单击C5 单元格,选择update 进行更新
三、System Coupling 设置
1、设置时间耦合
双击D2 单元格,进入System Coupling 面板。
点击Analysis Settings ,如左下图所示
在弹出的面板中设置end time 为1s,设置step size 为0.01s ,如右上图所示。
2、设置耦合面
点选ctrl 的同时选择固体与流体中的耦合面名称,点击右键,创建流固耦合面。
如下图所示。
点击Co-Sim. sequence 单元格,在弹出的编辑面板中设置各求解器的启动顺序。
设置fluent 为1,Transient 为2 。
如下图所示
3、进行流固耦合计算通过点击工具栏上的Update Project 按钮进行流固耦合计算。