ANSYS流固耦合.ppt

ANSYS流固耦合分析示例流固耦合分析示例教程大纲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模拟中固体问题的描述开始模拟1.运行ANSYS Workbench2.点击Empty Project将出现Project界面，在此界面中有一个一个未存储的Project3.选择FileSave4.把目录设在你的工作目录，文件名设为OscillatingPlate5.点击Save6.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7.确认OscillatingPlate.agdb被选（高亮显示），点击New simulation模拟中固体问题的描述模拟中固体问题的描述建立固体材料1.当模拟界面展开，在模拟界面左边的目录树中展开Geometry2.选择Solid，在底下Details窗口中，选择Material3.紧连材料名Structural Steel，用鼠标选择New Material4.当Engineering Data窗口出现，鼠标右击New Material，并重命名为Plate5.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-36.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模拟中固体问题的描述基本分析设置1.从工具栏选择New AnalysisTransient Stress2.选择Analysis Settings，在Details窗口，设置Auto Time Stepping为off3.设置Time Step为0.1 s4.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模拟中固体问题的描述加入载荷加入载荷 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。1.右击目录树中Transient Stress，在快捷菜单中选择Insert Fixed Support2.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）3.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模拟中固体问题的描述加入载荷加入载荷流固界面1.右击目录树中Transient Stress，在快捷菜单中选择Insert Fluid Solid Interface2.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模拟中固体问题的描述加入载荷加入载荷压力加载1.右击目录树中Transient Stress，在快捷菜单中选择Insert Pressure2.在Geometry中选择low-x面3.在Details窗口，选择Magnitude，用出现的箭头选择Tabular（Time）4.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 pa5.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模拟中固体问题的描述记录记录ANSYS输入文件输入文件 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1.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.inp2.网格是自动生成的，如果想检查，可以在目录树中选择Mesh3.保存Simulation数据，返回Oscillating Plate Project面板，存储Project创建一个新的模拟：1.开始ANSYS CFX-Pre.2.选择File New Simulation.3.选择 General 并点击 OK.4.选择 File Save Simulation As.5.在File name栏栏,敲入 OscillatingPlate.6.点击 Save.设置流体问题、在设置流体问题、在设置流体问题、在设置流体问题、在ANSYS CFX-PreANSYS CFX-Pre中设置中设置中设置中设置ANSYS MultiFieldANSYS MultiField设置流体问题、在设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置中设置ANSYS MultiField输入网格1.右击Mesh 并旋转 Import Mesh.2.选择提供的网格文件OscillatingPlate.gtm.3.点击Open.设置流体问题、在设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置中设置ANSYS MultiField设置仿真类型：1.选择 Insert Simulation Type.2.应用以下设置：3.点击OK设置流体问题、在设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置中设置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、在设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置中设置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。1.重命名Default Domain为OscillatingPlate，并打开进行编辑2.应用以下设置3.点击OK设置流体问题、在设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置中设置ANSYS MultiField创建边界条件l流体外部边界1.创建一个新边界条件，命名为Interface.2.应用以下设置3.点击OK设置流体问题、在设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置中设置ANSYS MultiFieldl对称边界条件1.创建一个新边界条件，命名为Sym1.2.应用以下设置3.点击OK4.创建一个新边界条件，命名为Sym25.应用以下设置6.点击OK设置流体问题、在设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置中设置ANSYS MultiField设置初始值1.点击 Global Initialization2.应用以下设置3.点击OK设置流体问题、在设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置中设置ANSYS MultiField设置求解器控制1.点击Solver Control2.应用以下设置3.点击OK设置流体问题、在设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置中设置ANSYS MultiField设置输出控制1.点击Output Control2.点击 Trn Results 键3.创建一个瞬态结果，用默认的文件名4.对 Transient Results 1应用以下设置5.点击 Monitor 键6.选择Monitor Options设置流体问题、在设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置中设置ANSYS MultiField7.在Monitor Points and Expressions下a.点击Add new item ，采用默认的名字b.设置 Option 为 Cartesian Coordinatesc.设置 Output Variables List 为Total Mesh Displacement Xd.设置Cartesian Coordinates为0,1,08.点击OK设置流体问题、在设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置中设置ANSYS MultiField输出求解器文件(.def)1.点击Write Solver File2.如果 Physics Validation Summary 对话框出现，点击 Yes 以继续3.应用以下设置4.确选择是 Start Solver Manager，点击 Save5.如果发现文件已经存在，点击Overwrite6.退出ANSYS CFX-Pre，自己决定是否存储模拟文件(.cfx)通过通过 ANSYS CFX-Solver Manager 获得结果获得结果 ANSYS Multifield simulation的运行需要CFX和ANSYS联合求解1.确认Define Run 对话框出现2.在 MultiField 键,确认 ANSYS 输入文件地址是正确的3.确认ANSYS Install Root 设置是正确的4.点击Start Run通过通过 ANSYS CFX-Solver Manager 获得结果获得结果ANSYS输出文件1.点击User Points 键，观察薄板上部随着求解怎样变形2.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3.如果在standalone模式下运行 ANSYS CFX-Solver，关闭 ANSYS CFX-Solver Manager通过通过 ANSYS CFX-Post 观察结观察结果果在固体薄板上观察结果1.显示Boundary ANSYS(在 ANSYS Domain ANSYS中)2.对 Boundary ANSYS进行如下设置3.点击Apply4.选择Tools Timestep Selector，打开Timestep Selector 对话框5.选择 value 值为1 s，点击Apply通过通过 ANSYS CFX-Post 观察结观察结果果相应的瞬态结果被加载，可看到网格在CFX和ANSYS区中移动1.去除 Boundary ANSYS复选框的选择2.创建等值线，设置Locations 为Boundary ANSYS 和Sym2，设置 Variable为Total Mesh Displacement，点击Apply3.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通过 ANSYS CFX-Post 观察结观察结果果接下来1.打开Timestep Selector 对话框，选择 value 值为1.1 s2.置鼠标于浏览器中背景颜色显示的地方，右击，选择Deformation Auto3.为真实的反映变形，右击，选择 Deformation True Scale通过通过 ANSYS CFX-Post 观察结观察结果果创建动画1.去除 Contour 1复选框选择2.显示 Sym23.对 Sym2应用以下设置4.点击Apply5.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通过通过 ANSYS CFX-Post 观察结观察结果果6.显示 Boundary ANSYS，设置 Color 为 constant blue.7.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8.点击 Animation ，动画对话框将出现9.在动画对话框a.点击 ，创建KeyframeNo1b.在Keyframe Creation and Editing列表突出KeyframeNo1，然后#of Frames设为48c.在时间步数选择器加载最后一步，value为50d.点击 ，创建KeyframeNo2e.点击More Animation Options ，展开Animation对话框通过通过 ANSYS CFX-Post 观察结观察结果果f.点击Options 钮g.在 Options上，设置 MPEG Size 为 720 X 480(NTSC)h.点击Advanced键，然后设置 Quality 为 Customi.去除 Variable Bit Rate，设置Bit Rate为3000000j.点击 OKk.选择 Save MPEGl.点击 Browse ，设置MPEG 文件存储路径m.点击 Save通过通过 ANSYS CFX-Post 观察结观察结果果n.点击 Beginning 以加载，等待加载o.点击Play the animation10.完成后，退出ANSYS CFX-Post