ANSYS流固耦合分析实例

,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,Youngs Modulus,（杨氏模量）为,2.5e06 Pa,，,Poissons Ratio,（泊松比）为,0.35,，,Density,（密度）为,2550kg 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 AnalysisTransient 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,通过,ANSYS CFX-Post,观察结果,点击,Beginning,以加载，等待加载,点击,Play the animation,完成后，退出,ANSYS CFX-Post,