1、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)果文件第1頁/共31頁第一頁，編輯于星期五：十點 二十七分。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。第2頁/共31頁第二頁，編輯于星期五：十點 二十七分。模擬中固體問題的描述模擬中固體問題的描述開始模擬1.運

2、行ANSYS Workbench2.點擊Empty Project將出現(xiàn)Project界面，在此界面中有一個一個未存儲的Project3.選擇FileSave4.把目錄設(shè)在你的工作目錄，文件名設(shè)為OscillatingPlate5.點擊Save6.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7.確認(rèn)OscillatingPlate.agdb被選（高亮顯示），點擊New simulation第3頁/共31頁第三頁，編輯于星期五：十點 二十七分。模擬中固體問題的描述模擬中固體問題的描述建

3、立固體材料1.當(dāng)模擬界面展開，在模擬界面左邊的目錄樹中展開Geometry2.選擇Solid，在底下Details窗口中，選擇Material3.緊連材料名Structural Steel，用鼠標(biāo)選擇New Material4.當(dāng)Engineering Data窗口出現(xiàn)，鼠標(biāo)右擊New Material，并重命名為Plate5.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-36.點擊位于Workbench界面上方的Simulation以回到模擬界面第4頁/共31頁第四頁，編輯于星期五

4、：十點 二十七分。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1.從工具欄選擇New AnalysisTransient Stress2.選擇Analysis Settings，在Details窗口，設(shè)置Auto Time Stepping為off3.設(shè)置Time Step為0.1 s4.在整個窗口底邊靠右的Tabular Data面板，設(shè)置End Time為5.0第5頁/共31頁第五頁，編輯于星期五：十點 二十七分。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。1.右擊目錄樹中Transient Stress，在

5、快捷菜單中選擇Insert Fixed Support2.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）3.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。第6頁/共31頁第六頁，編輯于星期五：十點 二十七分。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1.右擊目錄樹中Transient Stress，在快捷菜單中選擇Insert Fluid Solid Interface2.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

6、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。第7頁/共31頁第七頁，編輯于星期五：十點 二十七分。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1.右擊目錄樹中Transient Stress，在快捷菜單中選擇Insert Pressure2.在Geometry中選擇low-x面3.在Details窗口，選擇Magnitude，用出現(xiàn)的箭頭選擇Tabular（Time）4.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 pa5.表中需要繼續(xù)輸入兩排參數(shù)，100 pa對應(yīng)于0.

7、499 s， 0 pa對應(yīng)于0.5 s第8頁/共31頁第八頁，編輯于星期五：十點 二十七分。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1.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.inp2.網(wǎng)格是自動生成的，如果想檢查，可以在目錄樹中選擇Mesh3.保存Simulation數(shù)據(jù)，返回Oscillating Plate Project面

8、板，存儲Project第9頁/共31頁第九頁，編輯于星期五：十點 二十七分。創(chuàng)建一個新的模擬：1.開始ANSYS CFX-Pre.2.選擇File New Simulation.3.選擇 General 并點擊 OK.4.選擇 File Save Simulation As.5.在File name欄欄, 敲入 OscillatingPlate.6.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第10頁/共31頁第十頁，編輯于星期五：十點 二十七分。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AN

9、SYS MultiField輸入網(wǎng)格1.右擊Mesh 并旋轉(zhuǎn) Import Mesh.2.選擇提供的網(wǎng)格文件OscillatingPlate.gtm.3.點擊Open.第11頁/共31頁第十一頁，編輯于星期五：十點 二十七分。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：1.選擇 Insert Simulation Type.2.應(yīng)用以下設(shè)置： 3.點擊OK第12頁/共31頁第十二頁，編輯于星期五：十點 二十七分。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

10、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第13頁/共31頁第十三頁，編輯于星期五：十點 二十七分。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。1.重命名Default Domain為OscillatingPlate，并打開進行編輯2.應(yīng)用以下設(shè)置3.點擊OK第14頁/共31頁第十四頁，編輯于星期五：十點 二十七分。設(shè)置流體問題、在設(shè)置流體問題、在ANS

11、YS 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1.創(chuàng)建一個新邊界條件，命名為Interface.2.應(yīng)用以下設(shè)置3.點擊OK第15頁/共31頁第十五頁，編輯于星期五：十點 二十七分。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1.創(chuàng)建一個新邊界條件，命名為Sym1.2.應(yīng)用以下設(shè)置3.點擊OK4.創(chuàng)建一個新邊界條件，命名為Sym25.應(yīng)用以下設(shè)置6.點擊OK第16頁/共31頁第十六頁，編輯于星期五：十點 二十七分。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

12、ANSYS MultiField設(shè)置初始值1.點擊 Global Initialization2.應(yīng)用以下設(shè)置3.點擊OK第17頁/共31頁第十七頁，編輯于星期五：十點 二十七分。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1.點擊Solver Control2.應(yīng)用以下設(shè)置3.點擊OK第18頁/共31頁第十八頁，編輯于星期五：十點 二十七分。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1.點擊Output Control2.點擊 Trn Results

13、 鍵3.創(chuàng)建一個瞬態(tài)結(jié)果，用默認(rèn)的文件名4.對 Transient Results 1應(yīng)用以下設(shè)置5.點擊 Monitor 鍵6.選擇Monitor Options第19頁/共31頁第十九頁，編輯于星期五：十點 二十七分。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 MultiField7.在Monitor Points and Expressions下a.點擊Add new item ，采用默認(rèn)的名字b.設(shè)置 Option 為 Cartesian Coordinatesc.設(shè)置 Output Variables List 為Total Mesh Displ

14、acement Xd.設(shè)置Cartesian Coordinates為0, 1, 08.點擊OK第20頁/共31頁第二十頁，編輯于星期五：十點 二十七分。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)1.點擊Write Solver File2.如果 Physics Validation Summary 對話框出現(xiàn)，點擊 Yes 以繼續(xù)3.應(yīng)用以下設(shè)置4.確選擇是 Start Solver Manager ，點擊 Save5.如果發(fā)現(xiàn)文件已經(jīng)存在，點擊Overwrite6.退出ANSYS CFX-Pre，自己決定

15、是否存儲模擬文件 (.cfx)第21頁/共31頁第二十一頁，編輯于星期五：十點 二十七分。通過通過 ANSYS CFX-Solver Manager 獲得結(jié)果獲得結(jié)果 ANSYS Multifield simulation的運行需要CFX和ANSYS聯(lián)合求解1.確認(rèn)Define Run 對話框出現(xiàn)2.在 MultiField 鍵, 確認(rèn) ANSYS 輸入文件地址是正確的3.確認(rèn)ANSYS Install Root 設(shè)置是正確的4.點擊Start Run第22頁/共31頁第二十二頁，編輯于星期五：十點 二十七分。通過通過 ANSYS CFX-Solver Manager 獲得結(jié)果獲得結(jié)果ANSY

16、S輸出文件1.點擊User Points 鍵，觀察薄板上部隨著求解怎樣變形2.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)3.如果在standalone模式下運行 ANSYS CFX-Solver ，關(guān)閉 ANSYS CFX-Solver Manager第23頁/共31頁第二十三頁，編輯于星期五：十點 二十七分。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1.顯示Boundary ANSYS(在 ANSYS Domain ANSYS中)2.對 Boundary ANSYS進行如下設(shè)置3.點擊Apply

17、4.選擇Tools Timestep Selector ，打開Timestep Selector 對話框5.選擇 value 值為1 s ，點擊Apply第24頁/共31頁第二十四頁，編輯于星期五：十點 二十七分。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1.去除 Boundary ANSYS復(fù)選框的選擇2.創(chuàng)建等值線，設(shè)置Locations 為Boundary ANSYS 和Sym2， 設(shè)置 Variable為Total Mesh Displacement，點擊Apply3.打開Timestep Selector 對話

18、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)變化的第25頁/共31頁第二十五頁，編輯于星期五：十點 二十七分。通過通過 ANSYS CFX-Post 觀察結(jié)果觀察結(jié)果接下來1.打開Timestep Selector 對話框，選擇 value 值為1.1 s2.置鼠標(biāo)于瀏覽器中背景顏色顯示的地方，右擊，選擇Deformation Auto3.為真實的反映變形，右擊， 選擇 Deformation True Scale第26頁/共31頁第二十六頁，編輯于星期五：十點 二十七分。通過通過 ANSYS CFX-Post

19、觀察結(jié)果觀察結(jié)果創(chuàng)建動畫1.去除 Contour 1復(fù)選框選擇2.顯示 Sym23.對 Sym2應(yīng)用以下設(shè)置4.點擊Apply5.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第27頁/共31頁第二十七頁，編輯于星期五：十點 二十七分。通過通過 ANSYS CFX-Post 觀察結(jié)果觀察結(jié)果6.顯示 Boundary ANSYS，設(shè)置 Color 為 constant blue.7.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8.點擊 Animation