ANSYS流固耦合应用案例.ppt
ANSYS流固耦合分析示例,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，ANSYSMultiField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FileSave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File name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3000000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,
