ANSYS流固耦合分析示例 教程大綱 在這個(gè)教程中您將學(xué)到 移動(dòng)網(wǎng)格流體 固體相互作用模擬運(yùn)用ANSYS MultiField模擬同時(shí)處理兩個(gè)結(jié)果文件 問題概述 在這個(gè)教程中 運(yùn)用一個(gè)簡(jiǎn)單的擺動(dòng)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ANSYSCFX求解器中運(yùn)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(gè)過程中需要兩個(gè)求解器的耦合運(yùn)行 ANSYS MultiField求解器提供了耦合求解的平臺(tái) 模擬中固體問題的描述 開始模擬運(yùn)行ANSYSWorkbench點(diǎn)擊EmptyProject將出現(xiàn)Project界面 在此界面中有一個(gè)一個(gè)未存儲(chǔ)的Project選擇File Save把目錄設(shè)在你的工作目錄 文件名設(shè)為OscillatingPlate點(diǎn)擊Save在Project界面左邊工作面板的LinktoGeometryFile下 點(diǎn)擊Browse 打開所提供的OscillatingPlate agdb文件確認(rèn)OscillatingPlate agdb被選 高亮顯示 點(diǎn)擊Newsimulation 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緊連材料名StructuralSteel 用鼠標(biāo)選擇NewMaterial當(dāng)EngineeringData窗口出現(xiàn) 鼠標(biāo)右擊NewMaterial 并重命名為Plate設(shè)置Young sModulus 楊氏模量 為2 5e06 Pa Poisson sRatio 泊松比 為0 35 Density 密度 為2550 kgm 3 點(diǎn)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 基本分析設(shè)置從工具欄選擇NewAnalysis TransientStress選擇AnalysisSettings 在Details窗口 設(shè)置AutoTimeStepping為off設(shè)置TimeStep為0 1 s 在整個(gè)窗口底邊靠右的TabularData面板 設(shè)置EndTime為5 0 模擬中固體問題的描述 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TransientStress 在快捷菜單中選擇Insert FixedSupport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(diǎn)擊底面 low y 在Details窗口 選擇Geometry 然后點(diǎn)擊NoSelection使Apply按鈕出現(xiàn) 如果需要 點(diǎn)擊Apply以設(shè)置固支 模擬中固體問題的描述 加入載荷 流固界面右擊目錄樹中TransientStress 在快捷菜單中選擇Insert FluidSolidInterface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(gè)面 low x high yandhigh xfaces 注意這樣會(huì)自動(dòng)生成1個(gè)流固界面 模擬中固體問題的描述 加入載荷 壓力加載右擊目錄樹中TransientStress 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)的箭頭選擇Tabular Time 在整個(gè)視窗的右底邊TabularData面板 在表中相對(duì)應(yīng)于時(shí)間為0 s 設(shè)置壓力為100 pa 表中需要繼續(xù)輸入兩排參數(shù) 100 pa 對(duì)應(yīng)于0 499 s 0 pa 對(duì)應(yīng)于0 5 s 模擬中固體問題的描述 記錄ANSYS輸入文件 現(xiàn)在 模擬設(shè)置已經(jīng)完成 在Simulation中ANSYSMultiField并不運(yùn)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 WriteANSYSInputFile 把結(jié)果寫進(jìn)文件OscillatingPlate inp網(wǎng)格是自動(dòng)生成的 如果想檢查 可以在目錄樹中選擇Mesh保存Simulation數(shù)據(jù) 返回OscillatingPlate Project 面板 存儲(chǔ)Project 創(chuàng)建一個(gè)新的模擬 開始ANSYSCFX Pre 選擇File NewSimulation 選擇General并點(diǎn)擊OK 選擇File SaveSimulationAs 在Filename欄 敲入OscillatingPlate 點(diǎn)擊Save 設(shè)置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設(shè)置ANSYSMultiField 設(shè)置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設(shè)置ANSYSMultiField 輸入網(wǎng)格右擊Mesh并旋轉(zhuǎn)ImportMesh 選擇提供的網(wǎng)格文件OscillatingPlate gtm 點(diǎn)擊Open 設(shè)置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設(shè)置ANSYSMultiField 設(shè)置仿真類型 選擇Insert SimulationType 應(yīng)用以下設(shè)置 點(diǎn)擊OK 設(shè)置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設(shè)置ANSYSMultiField 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(diǎn)擊OK 設(shè)置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設(shè)置ANSYSMultiField 創(chuàng)建域 為了使ANSYSSolver能夠把網(wǎng)格變形信息傳遞給CFXSolver 在CFX中必須激活網(wǎng)格移動(dòng) 重命名DefaultDomain為OscillatingPlate 并打開進(jìn)行編輯應(yīng)用以下設(shè)置點(diǎn)擊OK 設(shè)置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設(shè)置ANSYSMultiField 創(chuàng)建邊界條件流體外部邊界創(chuàng)建一個(gè)新邊界條件 命名為Interface 應(yīng)用以下設(shè)置點(diǎn)擊OK 設(shè)置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設(shè)置ANSYSMultiField 對(duì)稱邊界條件創(chuàng)建一個(gè)新邊界條件 命名為Sym1 應(yīng)用以下設(shè)置點(diǎn)擊OK創(chuàng)建一個(gè)新邊界條件 命名為Sym2應(yīng)用以下設(shè)置點(diǎn)擊OK 設(shè)置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設(shè)置ANSYSMultiField 設(shè)置初始值點(diǎn)擊GlobalInitialization應(yīng)用以下設(shè)置點(diǎn)擊OK 設(shè)置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設(shè)置ANSYSMultiField 設(shè)置求解器控制點(diǎn)擊SolverControl應(yīng)用以下設(shè)置點(diǎn)擊OK 設(shè)置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設(shè)置ANSYSMultiField 設(shè)置輸出控制點(diǎn)擊OutputControl點(diǎn)擊TrnResults鍵創(chuàng)建一個(gè)瞬態(tài)結(jié)果 用默認(rèn)的文件名對(duì)TransientResults1應(yīng)用以下設(shè)置點(diǎn)擊Monitor鍵選擇MonitorOptions 設(shè)置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設(shè)置ANSYSMultiField 在MonitorPointsandExpressions下點(diǎn)擊Addnewitem 采用默認(rèn)的名字設(shè)置Option為CartesianCoordinates設(shè)置OutputVariablesList為TotalMeshDisplacementX設(shè)置CartesianCoordinates為 0 1 0 點(diǎn)擊OK 設(shè)置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設(shè)置ANSYSMultiField 輸出求解器文件 def 點(diǎn)擊WriteSolverFile如果PhysicsValidationSummary對(duì)話框出現(xiàn) 點(diǎn)擊Yes以繼續(xù)應(yīng)用以下設(shè)置確選擇是StartSolverManager 點(diǎn)擊Save如果發(fā)現(xiàn)文件已經(jīng)存在 點(diǎn)擊Overwrite退出ANSYSCFX Pre 自己決定是否存儲(chǔ)模擬文件 cfx 通過ANSYSCFX SolverManager獲得結(jié)果 ANSYSMultifieldsimulation的運(yùn)行需要CFX和ANSYS聯(lián)合求解確認(rèn)DefineRun對(duì)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)ANSYSInstallRoot設(shè)置是正確的點(diǎn)擊StartRun 通過ANSYSCFX SolverManager獲得結(jié)果 ANSYS輸出文件點(diǎn)擊UserPoints鍵 觀察薄板上部隨著求解怎樣變形當(dāng)求解完成 ANSYSCFX SolverManager會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話框通知你 點(diǎn)擊Yes以繼續(xù)如果在standalone模式下運(yùn)行ANSYSCFX Solver 關(guān)閉ANSYSCFX SolverManager 通過ANSYSCFX Post觀察結(jié)果 在固體薄板上觀察結(jié)果顯示BoundaryANSYS 在ANSYS DomainANSYS中 對(duì)BoundaryANSYS進(jìn)行如下設(shè)置點(diǎn)擊Apply選擇Tools TimestepSelector 打開TimestepSelector對(duì)話框選擇value值為1 s 點(diǎn)擊Apply 通過ANSYSCFX Post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(dòng)去除BoundaryANSYS復(fù)選框的選擇創(chuàng)建等值線 設(shè)置Locations為BoundaryANSYS和Sym2 設(shè)置Variable為TotalMeshDisplacement 點(diǎn)擊Apply打開TimestepSelector對(duì)話框 選擇value值為1 1 s 這樣可以驗(yàn)證TotalMeshDisplacement在CFX和ANSYS區(qū)域中是連續(xù)變化的 通過ANSYSCFX Post觀察結(jié)果 接下來打開TimestepSelector對(duì)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(shí)的反映變形 右擊 選擇Deformation TrueScale 通過ANSYSCFX Post觀察結(jié)果 創(chuàng)建動(dòng)畫去除Contour1復(fù)選框選擇顯示Sym2對(duì)Sym2應(yīng)用以下設(shè)置點(diǎn)擊Apply創(chuàng)建一個(gè)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(diǎn)擊Apply 通過ANSYSCFX Post觀察結(jié)果 顯示BoundaryANSYS 設(shè)置Color為constantblue 右擊瀏覽器的空白區(qū)域 選擇PredefinedCamera ViewTowards Z 放大薄板以清晰的觀察點(diǎn)擊Animation 動(dòng)畫對(duì)話框?qū)⒊霈F(xiàn)在動(dòng)畫對(duì)話框點(diǎn)擊 創(chuàng)建KeyframeNo1在KeyframeCreationandEditing列表突出KeyframeNo1 然后 ofFrames設(shè)為48在時(shí)間步數(shù)選擇器加載最后一步 value為50點(diǎn)擊 創(chuàng)建KeyframeNo2點(diǎn)擊MoreAnimationOptions 展開Animation對(duì)話框 通過ANSYSCFX P