4-ANSYS流固耦合应用案例.ppt

Title 28 pt. Arial Black,,Text line 1-Arial 28 pt.,,Second line indent, Arial 28 pt.,,Third level Arial 24 pt.,,Fourth level,,Fifth level,,© 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.,,*,ANSYS, Inc. Proprietary,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,© 2006 ANSYS, Inc. All rights reserved.,*,ANSYS, Inc. Proprietary,Title 28 pt. Arial Black,,Text line 1-Arial 28 pt.,,Second line indent, Arial 28 pt.,,Third level Arial 24 pt.,,Fourth level,,Fifth level,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,,,*,ANSYS,流固耦合分析示例,1,教程大纲,在这个教程中您将学到：,,移动网格,,流体－固体相互作用模拟,,运用,ANSYS-MultiField,模拟,,同时处理两个结果文件,问题概述,在这个教程中，运用一个简单的摆动板例题来解释,,怎样建立以及模拟流体－结构相互作用的问题。

其,,中流体模拟在,ANSYS CFX,求解器中运行，而用,,ANSYS,软件包中的,FEA,来模拟固体问题模拟流固,,相互作用的整个过程中需要两个求解器的耦合运,,行，,ANSYS,－,MultiField,求解器提供了耦合求解的平,,台模拟中固体问题的描述,开始模拟,,运行,ANSYS Workbench,,点击,Empty Project,将出现,Project,界面，在此界面中有一个一个未存储的,Project,,选择,File,>,Save,,把目录设在你的工作目录，文件名设为,OscillatingPlate,,点击,Save,,在,Project,界面左边工作面板的,Link to Geometry File,下，点击,Browse,，打开所提供的,OscillatingPlate.agdb,文件,,确认,OscillatingPlate.agdb,被选（高亮显示），点击,New simulation,模拟中固体问题的描述,建立固体材料,,当模拟界面展开，在模拟界面左边的目录树中展开,Geometry,,选择,Solid,，在底下,Details,窗口中，选择,Material,,紧连材料名,Structural Steel,，用鼠标选择,New Material,,当,Engineering Data,窗口出现，鼠标右击,New Material,，并重命名为,Plate,,设置,Young’s Modulus,（杨氏模量）为,2.5e06 [Pa],，,Poisson’s Ratio,（泊松比）为,0.35,，,Density,（密度）为,2550[kg m^-3],,点击位于,Workbench,界面上方的,Simulation,以回到模拟界面,模拟中固体问题的描述,基本分析设置,,从工具栏选择,New Analysis>Transient Stress,,选择,Analysis Settings,，在,Details,窗口，设置,Auto Time Stepping,为,off,,设置,Time Step,为,0.1 [s],,在整个窗口底边靠右的,Tabular Data,面板，设置,End Time,为,5.0,模拟中固体问题的描述,—,加入载荷,,固定支撑：为确保薄板的底部固定于平板，需要设置固定支撑条件。

右击目录树中,Transient Stress,，在快捷菜单中选择,Insert > Fixed Support,,用旋转键 旋转几何模型，以便可以看见模型底面（,low-y,），然后选择 并点击底面（,low-y,）,,在,Details,窗口，选择,Geometry,，然后点击,No Selection,使,Apply,按钮出现（如果需要）点击,Apply,以设置固支模拟中固体问题的描述,—,加入载荷,流固界面,,右击目录树中,Transient Stress,，在快捷菜单中选择,Insert,>,Fluid Solid Interface,,用旋转键 旋转几何模型，以便可以方便的通过 钮在流固界面上选择三个面（,low-x, high-y and high-x faces,），注意这样会自动生成,1,个流固界面模拟中固体问题的描述,——,加入载荷,压力加载,,右击目录树中,Transient Stress,，在快捷菜单中选择,Insert,>,Pressure,,在,Geometry,中选择,low-x,面,,在,Details,窗口，选择,Magnitude,，用出现的箭头选择,Tabular,（,Time,）,,在整个视窗的右底边,Tabular Data,面板，在表中相对应于时间为,0 [s],设置压力为,100 [pa],,表中需要继续输入两排参数，,100 [pa],对应于,0.499 [s],，,0 [pa],对应于,0.5 [s],模拟中固体问题的描述,—,记录,ANSYS,输入文件,,现在，模拟设置已经完成。

在,Simulation,中,ANSYS MultiField,并不运行，因此用求解器按钮并不能得到结果,,然而，在目录树中的高亮,Solution,中，选择,Tools,>,Write ANSYS Input File,，把结果写进文件,OscillatingPlate.inp,,网格是自动生成的，如果想检查，可以在目录树中选择,Mesh,,保存,Simulation,数据，返回,Oscillating Plate [Project],面板，存储,Project,创建一个新的模拟：,,开始,ANSYS CFX-Pre.,,选择,File,>,New Simulation,.,,选择,General,并点击,OK,.,,选择,File,>,Save Simulation As,.,,在,栏,,,敲入,OscillatingPlate.,,点击,Save,.,,设置流体问题、在,ANSYS CFX-Pre,中设置,ANSYS MultiField,设置流体问题、在,ANSYS CFX-Pre,中设置,ANSYS MultiField,输入网格,,右击,Mesh,并旋转,Import Mesh,.,,选择提供的网格文件,OscillatingPlate.gtm,.,,点击,Open,.,,设置流体问题、在,ANSYS CFX-Pre,中设置,ANSYS MultiField,设置仿真类型：,,选择,Insert,>,Simulation Type,.,,应用以下设置：,,点击,OK,设置流体问题、在,ANSYS CFX-Pre,中设置,ANSYS MultiField,建立流体物质,,1.,选择,Insert,>,Material,.,,2.,把新物质名定义为,Fluid.,,3.,应用以下设置,,,,,,,,,,,4.,点击,OK,设置流体问题、在,ANSYS CFX-Pre,中设置,ANSYS MultiField,,创建域：为了使,ANSYS Solver,能够把网格变形信息传递给,CFX Solver,，在,CFX,中必须激活网格移动。

重命名,Default Domain,为,OscillatingPlate,，并打开进行编辑,,应用以下设置,,,,,,,,点击,OK,设置流体问题、在,ANSYS CFX-Pre,中设置,ANSYS MultiField,创建边界条件,,流体外部边界,,创建一个新边界条件，命名为,Interface.,,应用以下设置,,,,,,,,点击,OK,,设置流体问题、在,ANSYS CFX-Pre,中设置,ANSYS MultiField,对称边界条件,,创建一个新边界条件，命名为,Sym1.,,应用以下设置,,,,,点击,OK,,创建一个新边界条件，命名为,Sym2,,应用以下设置,,,,,点击,OK,设置流体问题、在,ANSYS CFX-Pre,中设置,ANSYS MultiField,设置初始值,,点击,Global Initialization,,应用以下设置,,,,,,,,点击,OK,设置流体问题、在,ANSYS CFX-Pre,中设置,ANSYS MultiField,设置求解器控制,,点击,Solver Control,,应用以下设置,,,,,,,,,点击,OK,,设置流体问题、在,ANSYS CFX-Pre,中设置,ANSYS MultiField,设置输出控制,,点击,Output Control,,点击,Trn Results,键,,创建一个瞬态结果，用默认的文件名,,对,Transient Results 1,应用以下设置,,,,,,点击,Monitor,键,,选择,Monitor Options,,,设置流体问题、在,ANSYS CFX-Pre,中设置,ANSYS MultiField,在,Monitor Points and Expressions,下,,点击,Add new item,，,采用默认的名字,,设置,Option,为,Cartesian Coordinates,,设置,Output Variables List,为,Total Mesh Displacement X,,设置,Cartesian Coordinates,为,[0, 1, 0],,点击,OK,设置流体问题、在,ANSYS CFX-Pre,中设置,ANSYS MultiField,输出求解器文件,(.def),,点击,Write Solver File,,如果,Physics Validation Summary,对话框出现，点击,Yes,以继续,,应用以下设置,,,,,,确选择是,Start Solver Manager,，点击,Save,,如果发现文件已经存在，点击,Overwrite,,退出,ANSYS CFX-Pre,，自己决定是否存储模拟文件,(,.cfx,),通过,ANSYS CFX-Solver Manager,获得结果,ANSYS Multifield simulation,的运行需要,CFX,和,ANSYS,联合求解,,确认,Define Run,,对话框出现,,在,MultiField,键,,,确认,ANSYS,输入文件地址是正确的,,确认,ANSYS Install Root,,设置是正确的,,点击,Start Run,通过,ANSYS CFX-Solver Manager,获得结果,ANSYS,输出文件,,点击,User Points,键，观察薄板上部随着求解怎样变形,,当求解完成，,ANSYS CFX-Solver Manager,会弹出一个对话框通知你，点击,Yes,以继续,,如果在,standalone,模式下运行,ANSYS CFX-Solver,，关闭,ANSYS CFX-Solver Manager,,通过,ANSYS CFX-Post,观察结果,在固体薄板上观察结果,,显示,Boundary ANSYS(,在,ANSYS > Domain ANSYS,中,),,对,Boundary ANSYS,进行如下设置,,,,,,点击,Apply,,选择,Tools,>,Timestep Selector,，,打开,Timestep Selector,对话框,,选择,value,值为,1 [s],，点击,Apply,通过,ANSYS CFX-Post,观察结果,相应的瞬态结果被加载，可看到网格在,CFX,和,ANSYS,区中移动,,,去除,Boundary ANSYS,复选框的选择,,创建等值线，设置,Locations,为,Boundary ANSYS,和,Sym2,， 设置,Variable,为,Total Mesh Displacement,，点击,Apply,,打开,Timestep Selector,对话框，选择,value,值为,1.1 [s],,,这样可以验证,Total Mesh Displacement,在,CFX,和,ANSYS,区域中,,是连续变化的,通过,ANSYS CFX-Post,观察结果,接下来,,打开,Timestep Selector,对话框，选择,value,值为,1.1 [s],,置鼠标于浏览器中背景颜色显示的地方，右击，选择,Deformation,>,Auto,,为真实的反映变形，右击， 选择,Deformation,>,True Scale,,通过,ANSYS CFX-Post,观察结果,创建动画,,去除,Contour 1,复选框选择,,显示,Sym2,,对,Sym2,应用以下设置,,,,,,点击,Apply,,创建一个矢量图，设置,Locations,为,Sym1,，设置,Variable,为,Velocity,，设置,Colour,为,Constant,并为黑色 ，点击,Apply,,通过,ANSYS CFX-Post,观察结果,显示,Boundary ANSYS,，设置,Color,为,constant blue.,,右击浏览器的空白区域， 选择,Predefined Camera,>,View Towards-Z,，放大薄板以清晰的观察,,点击,Animation,，,动画对话框将出现,,在动画对话框,,点击 ，创建,KeyframeNo1,,在,Keyframe Creation and Editing,列表突出,KeyframeNo1,，然后,# of Frames,设为,48,,在时间步数选择器加载最后一步，,value,为,50,,点击 ，创建,KeyframeNo2,,点击,More Animation Options,，,展开,Animation,对话框,,,通过,ANSYS CFX-Post,观察结果,点击,Options,钮,,在,Options,上，设置,MPEG Size,为,720 X 480 (NTSC),,点击,Advanced,键，然后设置,Quality,为,Custom,,去除,Variable Bit Rate,，设置,Bit Rate,为,,点击,OK,,选择,Save MPEG,,点击,Browse,，设置,MPEG,文件存储路径,,点击,Save,31,。