ANSYS流固耦合分析示例 教程大綱 在這個教程中您將學到 移動網格流體 固體相互作用模擬運用ANSYS MultiField模擬同時處理兩個結果文件 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 結構相互作用的問題 其中流體模擬在ANSYSCFX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 ANSYS MultiField求解器提供了耦合求解的平臺 模擬中固體問題的描述 開始模擬運行ANSYSWorkbench點擊EmptyProject將出現Project界面 在此界面中有一個一個未存儲的Project選擇File Save把目錄設在你的工作目錄 文件名設為OscillatingPlate點擊Save在Project界面左邊工作面板的LinktoGeometryFile下 點擊Browse 打開所提供的OscillatingPlate agdb文件確認OscillatingPlate agdb被選 高亮顯示 點擊Newsimulation 模擬中固體問題的描述 建立固體材料當模擬界面展開 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 用鼠標選擇NewMaterial當EngineeringData窗口出現 鼠標右擊NewMaterial 并重命名為Plate設置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 基本分析設置從工具欄選擇NewAnalysis TransientStress選擇AnalysisSettings 在Details窗口 設置AutoTimeStepping為off設置TimeStep為0 1 s 在整個窗口底邊靠右的TabularData面板 設置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用旋轉鍵旋轉幾何模型 以便可以看見模型底面 low y 然后選擇并點擊底面 low y 在Details窗口 選擇Geometry 然后點擊NoSelection使Apply按鈕出現 如果需要 點擊Apply以設置固支 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用旋轉鍵旋轉幾何模型 以便可以方便的通過鈕在流固界面上選擇三個面 low x high yandhigh xfaces 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 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 用出現的箭頭選擇Tabular Time 在整個視窗的右底邊TabularData面板 在表中相對應于時間為0 s 設置壓力為100 pa 表中需要繼續輸入兩排參數 100 pa 對應于0 499 s 0 pa 對應于0 5 s 模擬中固體問題的描述 記錄ANSYS輸入文件 現在 模擬設置已經完成 在Simulation中ANSYSMultiField并不運行 因此用求解器按鈕并不能得到結果然而 在目錄樹中的高亮Solution中 選擇Tools WriteANSYSInputFile 把結果寫進文件OscillatingPlate inp網格是自動生成的 如果想檢查 可以在目錄樹中選擇Mesh保存Simulation數據 返回OscillatingPlate Project 面板 存儲Project 創建一個新的模擬 開始ANSYSCFX Pre 選擇File NewSimulation 選擇General并點擊OK 選擇File SaveSimulationAs 在Filename欄 敲入OscillatingPlate 點擊Save 設置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設置ANSYSMultiField 設置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設置ANSYSMultiField 輸入網格右擊Mesh并旋轉ImportMesh 選擇提供的網格文件OscillatingPlate gtm 點擊Open 設置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設置ANSYSMultiField 設置仿真類型 選擇Insert SimulationType 應用以下設置 點擊OK 設置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設置ANSYSMultiField 建立流體物質1 選擇Insert Material 2 把新物質名定義為Fluid 3 應用以下設置4 點擊OK 設置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設置ANSYSMultiField 創建域 為了使ANSYSSolver能夠把網格變形信息傳遞給CFXSolver 在CFX中必須激活網格移動 重命名DefaultDomain為OscillatingPlate 并打開進行編輯應用以下設置點擊OK 設置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設置ANSYSMultiField 創建邊界條件流體外部邊界創建一個新邊界條件 命名為Interface 應用以下設置點擊OK 設置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設置ANSYSMultiField 對稱邊界條件創建一個新邊界條件 命名為Sym1 應用以下設置點擊OK創建一個新邊界條件 命名為Sym2應用以下設置點擊OK 設置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設置ANSYSMultiField 設置初始值點擊GlobalInitialization應用以下設置點擊OK 設置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設置ANSYSMultiField 設置求解器控制點擊SolverControl應用以下設置點擊OK 設置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設置ANSYSMultiField 設置輸出控制點擊OutputControl點擊TrnResults鍵創建一個瞬態結果 用默認的文件名對TransientResults1應用以下設置點擊Monitor鍵選擇MonitorOptions 設置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設置ANSYSMultiField 在MonitorPointsandExpressions下點擊Addnewitem 采用默認的名字設置Option為CartesianCoordinates設置OutputVariablesList為TotalMeshDisplacementX設置CartesianCoordinates為 0 1 0 點擊OK 設置流體問題 在ANSYSCFX Pre中設置ANSYSMultiField 輸出求解器文件 def 點擊WriteSolverFile如果PhysicsValidationSummary對話框出現 點擊Yes以繼續應用以下設置確選擇是StartSolverManager 點擊Save如果發現文件已經存在 點擊Overwrite退出ANSYSCFX Pre 自己決定是否存儲模擬文件 cfx 通過ANSYSCFX SolverManager獲得結果 ANSYSMultifieldsimulation的運行需要CFX和ANSYS聯合求解確認DefineRun對話框出現在MultiField鍵 確認ANSYS輸入文件地址是正確的確認ANSYSInstallRoot設置是正確的點擊StartRun 通過ANSYSCFX SolverManager獲得結果 ANSYS輸出文件點擊UserPoints鍵 觀察薄板上部隨著求解怎樣變形當求解完成 ANSYSCFX SolverManager會彈出一個對話框通知你 點擊Yes以繼續如果在standalone模式下運行ANSYSCFX Solver 關閉ANSYSCFX SolverManager 通過ANSYSCFX Post觀察結果 在固體薄板上觀察結果顯示BoundaryANSYS 在ANSYS DomainANSYS中 對BoundaryANSYS進行如下設置點擊Apply選擇Tools TimestepSelector 打開TimestepSelector對話框選擇value值為1 s 點擊Apply 通過ANSYSCFX Post觀察結果 相應的瞬態結果被加載 可看到網格在CFX和ANSYS區中移動去除BoundaryANSYS復選框的選擇創建等值線 設置Locations為BoundaryANSYS和Sym2 設置Variable為TotalMeshDisplacement 點擊Apply打開TimestepSelector對話框 選擇value值為1 1 s 這樣可以驗證TotalMeshDisplacement在CFX和ANSYS區域中是連續變化的 通過ANSYSCFX Post觀察結果 接下來打開TimestepSelector對話框 選擇value值為1 1 s 置鼠標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 TrueScale 通過ANSYSCFX Post觀察結果 創建動畫去除Contour1復選框選擇顯示Sym2對Sym2應用以下設置點擊Apply創建一個矢量圖 設置Locations為Sym1 設置Variable為Velocity 設置Colour為Constant并為黑色 點擊Apply 通過ANSYSCFX Post觀察結果 顯示BoundaryANSYS 設置Color為constantblue 右擊瀏覽器的空白區域 選擇PredefinedCamera ViewTowards Z 放大薄板以清晰的觀察點擊Animation 動畫對話框將出現在動畫對話框點擊 創建KeyframeNo1在KeyframeCreationandEditing列表突出KeyframeNo1 然后 ofFrames設為48在時間步數選擇器加載最后一步 value為50點擊 創建KeyframeNo2點擊MoreAnimationOptions 展開Animation對話框 通過ANSYSCFX P