ansys workbench 弹性血管分析实例

WORKBENCH设置: 网格设置 • 右击 Mesh 并且选择 Insert>Sizing. • 对Geometry, 选择端部线 条 • 设置Type 为Number of Divisions, Number of Divisions 为12 • 设置Edge Behavior 为 Hard
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CFX 设置: 求解设置 • 选择Create> Flow Objects> Solver Control 来设置求解控制 • 在External Coupling菜单下设置 Convergence Target为1E-4 • 对于此例, 其它默认的求解设置满足要求 • 点击OK
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ANSYS 设置: 定义分析类型 • 在工具栏上选择New Analysis下的Static Structural • 点击Analysis Setting，并设置Large Deflection为On
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– Molar Mass为1 kg mol^-1 – Density为表达式den
• 勾上Specific Heat Capacity并设置Specific Heat Capacity为4200 J kg^1 K^-1
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CFX 设置: 墙(MFX接触面)
• 选择Create> Flow Objects> Boundary Condition 并生成一 个边界条件叫做 wall • 设置Boundary Type 为 Wall • 设置 Location 为 WALL N • 在 Boundary Details 菜单下, 设置Mesh Motion, Option 为 ANSYS MultiField • 其它保持默认，点击OK
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CFX设置:导入表达式 • 对于此分析，CFX设置中需要以下表达 式：
– 密度，作为压力的函数 – 入口处的压力脉冲，作为时间的函数提供压 力
• 选择主菜单中的File> Import CCL • 选择并导入所提供的文件 Expressions.ccl
– Young’s modulus: 4.5E+08 Pa – Poisson’s ratio: 0.3 – Density 1150 kg m^-3
• 修改材料名为 Pipe Wall • 点击 Simulation 按钮
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弹性血管
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弹性血管 • 使用带有压力脉冲的90º弹 性管来模拟血流过血管 • 需要两种流固耦合的方式:
– 流体压力使得管壁运动 – 管壁运动影响流体流动
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WORKBENCH设置: FSI 接触面 • 定义流固耦合交界面
– 选择管内壁的三个面 (此处与流体接触) – 右击Insert>Fluid Solid Interface
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WORKBENCH设置: 入口 • 选择垂直于Z轴的管端 • 右击并且选择 Insert>Displacement • 设置Z Component 为 0 m • 保持其他分量为空白 • 这步设置了管端的轴向约束
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WORKBENCH设置: 出口和对称 • 出口: 按照相同的步骤设置管 另一端的X-component 为0m • 对称: 按照相同的步骤设置图 示对称平面的 Ycomponent 为 0 m
– 点击 Solution – 选择Tools>Write ANSYS Input File 来写 input文件,命名为structure.inp
• 退出Workbench 并保存所有文件
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CFX设置:导入网格 • 启动CFX-Pre11.0并且开 始一个新的分析 (File>New Simulation) • 点击Import Mesh并且选 择导入所提供的网格文 件 (BloodVesselMesh.gtm)
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CFX 设置: 输出文件
• 选择Create> Flow Objects> Output Control 来生成瞬态结果文件 • 在 Transient Results 菜单下, 点击Add new item按钮来生成一个名为Transient Results 1 的文件 • 设置Option 为Selected Variables 并选择 Output Variables List为: Pressure,Velocity • 改变Output Frequency为Time Interval，并设 置 Time Interval 为0.001 [s] • 点击OK
WORKBENCH设置: 求解 • 需要告诉 ANSYS 求解种类
– 右击 Solution 并且选择 Insert>Deformation>Total
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WORKBENCH设置: 写Input 文件 • 为求解写input文件
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WORKBENCH设置: 材料
• 在目录树中扩展Geometry 并点击 Solid • 在Details of Solid中选择Material 并修改 Structural Steel 为 New Material • 设置:
弹性血管 • 压力脉冲作为时间的函 数，如右图所示 • 流体是弱压缩的，所以 密度被建立为压力的函 数
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WORKBENCH设置: 导入几何模型 • 启动Workbench11.0 • 选择New Simulation • 选择 Geometry > From File 并导入提供的文 件 BloodVessel.agdb
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CFX 设置: 对称平面 • 选择Create> Flow Objects> Boundary Condition 并生成一个边界 条件叫做 symm • 设置Boundary Type 为 Symmetry • 设置Location 为 SYMM N • 点击OK
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CFX 设置: 域
• 选择Create> Flow Objects> Domain,命名为 FLUID • 设置Fluid List为 Blood • 设置Mesh Deformation 为 Regions of Motion Specified • 在 Fluid Models按钮下, 设置Heat Transfer 为 Isothermal ，Temperature 为32 C • 设置Turbulence Model 为 NONE(Lamilar) • 其它保持默认，点击OK 生成域
WORKBENCH设置: 网格设置 • 重复设置如图所示的6条 线条为10等分
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WORKBENCH设置: 预览网格 • 右击 Mesh 并且选择 Preview Surface Mesh 来预览网格.
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CFX设置:材料
• 勾上Table Generation并设置
– – – – – Minimum Absolute Pressure = 1e4 [Pa] Maximum Absolute Pressure = 2e5 [Pa] Error Tolerance = 0.01 Maximum Points = 100 Pressure Extrapolation = On
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CFX 设置: 出口
• 选择Create> Flow Objects> Boundary Condition 并且生成一个 边界条件叫做outlet • 设置Boundary Type 为 Opening • 设置Location为OUTLET N • 在 Boundary Details 按钮, 设置 Mass and Momentum, Option = Static Pres. (Entrain) • 设置Relative Pressure 为 0 Pa • 在 Mesh Motion 菜单下, 保持 Option设置为 Stationary (它将在后 面改变)，点击OK
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CFX 设置: 入口
• 选择Create> Flow Objects> Boundary Condition 并且生成一个 边界条件叫做 inlet • 设置Boundary Type 为 Opening • 设置 Location 为 INLET N • 在 Boundary Details 菜单下, 设置 Mass and Momentum, Option = Static Pres. (Entrain) • 设置Relative Pressure 为表达式 pulse • 在 Mesh Motion 菜单下, 保持 Option 设置为 Stationary (它将在 后面改变)，点击OK
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CFX 设置: 初始条件 • 选择Create> Flow Objects> Global Initialisation 来生成初始条件 • 设置 U, V, W 均为 0 [m s^-1] • 设置Relative Pressure 为 0 [Pa] • 点击OK
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Hale Waihona Puke Baidu
CFX 设置:材料
• 在主菜单中选择Create> Library Objects> Material并生成一个材料叫做Blood • 设置Thermodynamic State为Liquid • 在Material Properties按钮,设置
• 勾上Transport Properties并且设置Dynamic Viscosity为4E-3 kg m^-1 s^-1 • 点击OK生成此材料
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CFX 设置: 瞬态
• 选择Create> Flow Objects> Simulation Type • 设置External Solver Coupling菜单下的Option 为ANSYS MultiField • 在ANSYS input file中输入在WORKBENCH中 写出的文件structure.inp • 设置Total Time为0.1 s, Time Steps为 0.001 s，Coupling Initial Time为0 s • 改变Simulation Type菜单下的Option为 Transient，其它保持默认，点击OK