基于ANSYS Workbench的流固耦合计算研究及工程应用
流固耦合是一个十分常见并且很重要的问题,在航天、石油、化工建筑、海洋以及生物领域都有着十分重要的意义。如油罐车、飞机油箱等这类储运系统在惯性力作用下产生的流固耦合效应,流体介质晃动对罐体的影响。对流固耦合问题的研究主要从理论、计算、试验及应用研究这四方面进行全面开展的。随着高等数学的不断发展,计算机水平的不断进步,越来越多的人投入到流固耦合的学习和研究中来,因而,处理流固耦合的方法逐渐的成熟和完善起来。ANSYS Workbench是新一代的CAE分析软件,它将许多软件集成于个控制版面。ANSYS Workbench环境提供了从分析开始到结束的统一环境,使用者的工作效率得以提高。在ANSYS Workbench环境下,所有的设置都是统一的,并且可以和CAD数据相关联,包括分析后对几何的修改,求解器参数,后处理的设置和用户自定义的表达式等。本文是在ANSYS Workbench软件下应用仿真模拟来探索流固耦合现象,主要是针对单向流&
(本文共75页)
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流固耦合作用的研究在航空、航天、水利、建筑、石油、化工、海洋以及生物领域都有着十分重要的意义。如液体晃动对火箭飞行稳定性的影响,大型贮液管在地震激励作用下产生的流固耦合作用,液体湍振对输液管道的影响。随着科学技术的不断发展,处理流固耦合的方法逐渐成熟和完善,因此越来越多的研究人员投入到流固耦合的研究中。由于前人在用ANSYS+FLUENT方法,考虑有限变形情况下,在计算某些模型的过程中,网格出现了严重的破坏和扭曲,从而导致计算不能收敛,本文是在此基础上提出了可以解决的方法。即通过编写UDF程序采用动网格,实现稳态情况下ANSYS+FLUENT求解。同时,进一步采用ANSYS+CFX耦合方法实现稳态求解,并用两种方法对同一模型在不同参数条件下的结果进行比较。采用两种方法计算发现,在雷诺数很低的情况下,两种方法与理论公式相差很小;在雷诺数增大时,网格数增加和收敛精度提高时,计算结果会有进一步提高,不论是小变形还是有限变形计算,模型的...&
(本文共66页)
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本文主要研究两部分内容,涉及冲击载荷作用的流固耦合问题和接触冲击问题。本文中流场数值计算部分采用TVD格式求解流场的Euler方程,固体数值计算部分采用三维等参有限单元求解Lagrange坐标系下的虚功方程,接触冲击算法部分采用Pinball Method求解接触面上主从单元间的接触力。基于现有计算程序平台,添加了可压缩型岩土和泡沫材料与粘弹性材料两种本构关系。计算了复合射孔弹起爆后火药的燃烧场及其在水中的传播,在流场冲击载荷被施加到岩石材料的情况下,模拟了岩石材料的动力学响应,得到了岩石动态破碎区域分布,及其与加载参数之间的关系。针对预置不同角度裂纹的板结构,分析了其受到冲击载荷后,裂纹的扩展规律,裂纹周围应力场的分布。采用Pinball Method实现了接触冲击算法,对此算法在一维弹性接触碰撞,三维低速碰撞和三维高速碰撞等情况下的计算结果进行了考核。进一步计算了包含流固耦与接触冲击的算例,得到了一系列的计算结果。本文的主要...&
(本文共98页)
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流体与海洋结构物的流固耦合问题是在船舶与海洋工程领域中研究的热点问题。用计算流体力学处理带有复杂自由表面的流体运动以及复杂边界刚体流固耦合是其中的关键问题之一。在传统的基于贴体网格的计算流体力学方法中,该问题在网格处理方面遇到极大的障碍。为了克服传统贴体网格的缺陷,该论文以不可压缩Navier-Stokes方程有限差分法的数学模型为基础,结合浸入边界法(Immersed boundary method)与VOF方法(Volume of fluid method),建立了一套基于笛卡儿网格,新颖、可靠、快速并且有效的流体数值模拟模型,并发展了相应的大型求解器,较好解决了带自由表面粘性流场与水下结构物动边界流固耦合的数值模拟问题。利用浸入边界法处理流固耦合问题时,为了满足浸入边界的不可滑移边界条件,在结构物内部网格计算并施加力源项目。浸入边界附近,为了解决浸入边界的拉格朗日网格与流场的欧拉网格不一致的问题,本文使用了双线性内插值格式...&
(本文共84页)
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本文应用当地DFD(Domain-Free-Discretization)方法对类鱼体在粘性流体中的自推进游动进行了研究。自推进问题的求解是对不可压流体运动的N-S方程和物体运动的牛顿方程进行的耦合求解。鱼体的变形在当地坐标系下是给定的,而鱼体的质心位置和体轴方向取决于流体作用力(矩);另一方面,流体作用力(矩)又与鱼体的姿态有关。DFD方法中,空间离散与解域无关,解域内部点上控制方程的离散形式可与解域外部的某些点相关。通过基于无滑移物面边界条件和当地法向动量方程的线性外插,获得解域外部相关点上的流动变量值。应用DFD方法模拟运动边界绕流,网格是固定不变的;无需在每个时间步上进行网格处理以及网格间的数据传递。与传统方法相比,该方法以直接的方式模拟涉及多个大变形、任意运动物体的流动,提高了计算效率和精度。本文的数值实验包括三个部分:(1)通过经典的圆柱-阻尼系统涡激振动的数值模拟,验证了当地DFD方法应用于流固耦合问题的可靠性;(...&
(本文共74页)
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叶片作为压气机能量转换的重要零部件,其强度分析的研究一直是国内外叶轮机械力学领域关注的重点。由于其工作状态十分复杂,在高转速运行下,叶片既承受巨大的离心力,又要承受气动力,以及工作中产生的弯矩、振动等,因而容易发生各类失效事故。一旦叶片发生失效甚至断裂,会严重威胁到整个机组的安全运行,甚至可能导致重大事故,造成严重的经济损失和人员伤害。叶片结构设计的质量直接影响到压气机甚至整个燃气轮机的安全性、耐久性和可靠性等。由于叶片的结构及负荷情况十分复杂,具有高度的耦合性,为得到更加切合实际的数值模拟,必须对其进行流固耦合计算。本文基于CFD针对某型地面重型燃气轮机压气机的某级动静叶进行了静强度分析,考虑到气动载荷和离心载荷的复合作用,采用ANSYS CFX与ANSYS Workbench,进行了不同工况下单向气动与强度流固耦合分析。根据结果,分析了叶片应力最大和变形最大的位置及影响叶片强度的主要因素。同时,分析了设计工况下叶片分别在气动...&
(本文共77页)
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传真：010-ansys15.0 workbench做双向流固耦合分析，划分好网格导入fluent出现如下错误?
:Loading "E:\PROGRA~1\ANSYSI~1\v150\fluent\fluent15.0.0\lib\fl114.dmp"Welcome to ANSYS Fluent 15.0.0Copyright 2013 ANSYS, Inc.. All Rights Reserved.Unauthorized use, distribution or duplication is prohibited.This product is subject to U.S. laws governing export and re-export.For full Legal Notice, see documentation.Build Time: Oct 24 :07 Build Id: 10399Loading "E:\PROGRA~1\ANSYS1~1.OSE\ANSYSI~1\v150\fluent\fluent15.0.0\lib\flprim1119.dmp"Cleanup script file is C:\\Documents and settings\\Administrator\\cleanup-fluent-LENOVO--3144.bat
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&&a​n​s​y​s​ ​w​o​r​k​b​e​n​c​h​ ​流​固​耦​合​计​算​实​例
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