ANSYS流固耦合分析实例

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ANSYSCFX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1.运行ANSYSWorkbench2.点击EmptyProject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LinktoGeometryFile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Newsimulation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StructuralSteel，用鼠标选择NewMaterial4.当EngineeringData窗口出现，鼠标右击NewMaterial，并重命名为Plate5.设置Young’sModulus（杨氏模量）为2.5e06[Pa]，Poisson’sRatio（泊松比）为0.35，Density（密度）为2550[kgm^-3]6.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1.从工具栏选择NewAnalysisTransientStress2.选择AnalysisSettings，在Details窗口，设置AutoTimeStepping为off3.设置TimeStep为0.1[s]4.在整个窗口底边靠右的TabularData面板，设置EndTime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。1.右击目录树中TransientStress，在快捷菜单中选择InsertFixedSupport2.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NoSelection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1.右击目录树中TransientStress，在快捷菜单中选择InsertFluidSolidInterface2.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-yandhigh-xfaces），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1.右击目录树中TransientStress，在快捷菜单中选择InsertPressure2.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TabularData面板，在表中相对应于时间为0[s]设置压力为100[pa]5.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ANSYSMultiField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ToolsWriteANSYSInputFile，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OscillatingPlate[Project]面板，存储Project创建一个新的模拟：1.开始ANSYSCFX-Pre.2.选择FileNewSimulation.3.选择General并点击OK.4.选择FileSaveSimulationAs.5.在Filename栏,敲入OscillatingPlate.6.点击Save.设置流体问题、在ANSYSCFX-Pre中设置ANSYSMultiField设置流体问题、在ANSYSCFX-Pre中设置ANSYSMultiField输入网格1.右击Mesh并旋转ImportMesh.2.选择提供的网格文件OscillatingPlate.gtm.3.点击Open.设置流体问题、在ANSYSCFX-Pre中设置ANSYSMultiField设置仿真类型：1.选择InsertSimulationType.2.应用以下设置：3.点击OK设置流体问题、在ANSYSCFX-Pre中设置ANSYSMultiField建立流体物质1.选择InsertMaterial.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ANSYSCFX-Pre中设置ANSYSMultiField创建域：为了使ANSYSSolver能够把网格变形信息传递给CFXSolver，在CFX中必须激活网格移动。1.重命名DefaultDomain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ANSYSCFX-Pre中设置ANSYSMultiField创建边界条件•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ANSYSCFX-Pre中设置ANSYSMultiField•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ANSYSCFX-Pre中设置ANSYSMultiField设置初始值1.点击GlobalInitialization2.应用以下设置3.点击OK设置流体问题、在ANSYSCFX-Pre中设置ANSYSMultiField设置求解器控制1.点击SolverControl2.应用以下设置3.点击OK设置流体问题、在ANSYSCFX-Pre中设置ANSYSMultiField设置输出控制1.点击OutputControl2.点击TrnResults键3.创建一个瞬态结果，用默认的文件名4.对TransientResults1应用以下设置5.点击Monitor键6.选择MonitorOptions设置流体问题、在ANSYSCFX-Pre中设置ANSYSMultiField7.在MonitorPointsandExpressions下a.点击Addnewitem，采用默认的名字b.设置Option为CartesianCoordinatesc.设置OutputVariablesList为TotalMeshDisplacementXd.设置CartesianCoordinates为[0,1,0]8.点击OK设置流体问题、在ANSYSCFX-Pre中设置ANSYSMultiField输出求解器文件(.def)1.点击WriteSolverFile2.如果PhysicsValidationSummary对话框出现，点击Yes以继续3.应用以下设置4.确选择是StartSolverManager，点击Save5.如果发现文件已经存在，点击Overwrite6.退出ANSYSCFX-Pre，自己决定是否存储模拟文件(.cfx)通过ANSYSCFX-SolverManager获得结果ANSYSMultifieldsimulation的运行需要CFX和ANSYS联合求解1.确认DefineRun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ANSYSInstallRoot设置是正确的4.点击StartRun通过ANSYSCFX-SolverManager获得结果ANSYS输出文件1.点击UserPoints键，观察薄板上部随着求解怎样变形2.当求解完成，ANSYSCFX-SolverManager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ANSYSCFX-Solver，关闭ANSYSCFX-SolverManager通过ANSYSCFX-Post观察结果在固体薄板上观察结果1.显示BoundaryANSYS(在ANSYSDomainANSYS中)2.对BoundaryANSYS进行如下设置3.点击Apply4.选择ToolsTimestepSelector，打开TimestepSelector对话框5.选择value值为1[s]，点击Apply通过ANSYSCFX-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1.去除BoundaryANSYS复选框的选择2.创建等值线，设置Locations为BoundaryANSYS和Sym2，设置Variable为TotalMeshDisplacement，点击Apply3.打开TimestepSelector对话框，选择value值为1.1[s]这样可以验证TotalMeshDisplacement在CFX和ANSYS区域中是连续变化的通过ANSYSCFX-Post观察结果接下来1.打开TimestepSelector对话框，选择value值为1.1[s]2.置鼠标于浏览器中背景颜色显示的地方，右击，选择DeformationAuto3.为真实的反映变形，右击，选择DeformationTrueScale通过ANSYSCFX-Post观察结果创建动画1.去除Contour1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ANSYSCFX-Post观察结果6.显示BoundaryANSYS，设置Color为constantblue.7.右击浏览器的空白区域，选择PredefinedCameraViewTowards-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KeyframeCreationandEditing列表突出KeyframeNo1，然后#ofFrames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MoreAnimationOptions，展开Animation对话框通过ANSYSCFX-Post观察结果f.点击Options钮g.在Options上，设置MPEGSize为720X480(NTSC)h.点击Advanced键，然后设置Quality为Customi.去除VariableBitRate，设置BitRate为3000000j.点击OKk.选择SaveMPEGl.点击Browse，设置MPEG文件存储路径m.点击Save通过ANSYSCFX-Post观察结果n.点击Beginning以加载，等待加载o.点击Playtheanimation10.完成后，退出ANSYSCFX-Post