ANSYS流固耦合应用案例

1、ANSYS流乖亞瓜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-流体一固体相互作用模拟一运用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一 怎样建立以及模拟流体一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 界面中看一

2、个一个未存储的Project选择 FileSave把冃录设在你的工作目录，文件名设为OscillatingPlate点击Save在Project面左边丄作Geometry File下，点dBrowse 打开所提供 的 0 scillatingPlate.agdbj确认OscillatingPlate.agdb被选（高亮显示）， 点击New simulationEK) New geometry1.2.3.4.5.6.7.El RefreshFileAUTODYN TasksAdvanced CEDLink to Active CADGeometry Start AUTODYNTurboSyste

3、m TasksNew BladeGen model團 New blade mesh& New blade CFD SimulationNew Simulation鉅 Start CFX-Pre俪 St art CFX-Snlvpr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Yo

4、ungJs Modulus （杨氏模量）为2.5e06 Pa, Poissons Ratio （泊松比）为0.35, Density （密度）为 2550kg mA-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2. 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基本分析设置1. 从工具栏选择NewAnalysisTransient StressIB

5、 He 卵縊畝拓 is ySolve画臼 Static StressTransient Stress0 Multibody DynamicQ Harmonic ResponseE Modal Eigenvalue Buckling(2) Random Vi bra tion5 Shape OptimizationS Steady-State Thermal Transient Therma1Q MagnetostaticBr Map of Analysis Types.模拟中固体问题的描述一加入载荷固定支撑：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

6、 Stress,在快捷菜单中选择Insert Fixed Support2. 用旋转键壬旋转几何模型，以便可以看见模型底 （low- y）,然后选择画并点击底面（lowy）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。S： Coimnds模拟中固体问题的描述一加入载荷流固界面1.右击目录树中TransientStress,在快捷菜单中选择Insert Fluid Solid Interface2.用旋转键空旋转几佢便可以方便的通过圖钮沁固 界面上选择三个面(low-x, high-y and h

7、igh-x faces)： 注意这样会自动生成1个流固 界面。J-以用 Connections俺 Mesh 日庖Initial1Si Analy 思Fixed賈呷Heat已 压Hu叫stA Pressi 自扈 SolutX Delete勿吧白 vS Modal忌 Initial Condition& Analysis Settings 白;働 Solution辺Solution InformationTransiernSolveB! Acceleration Standard Earth GravityRotational VelocityPressure CF 戈 Pressure Hydr

8、ostatic Pressure 氧ForceRemot亡 Force .Bearing Load 肓 Bolt Pretension % Moment 氧 Line PressureFized Support DisplacementRemote DisplacementFrictionless SupportCompression Only Support Cylindrical SupportElastic SupportJoint ConditionThernal ConditionFluid Solid Interface18 Motion Loads.S： Coimnds模拟中固体

9、问题的描述加入载荷压力加载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 sS： Coimnds模拟中固体问题的描述一记录ANSYS输入文件现在，模拟设置已经完成。在Simulation中ANSYSMultiFie

10、ld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0scillatingPlate.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

11、name栏，敲入 OscillatingPlate.6. 点击 Save.设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置ANSYS MultiRSHk输入网格1 右击Mesh并旋转Import Mesh.2. 选择提供的网格文件O scillatingPlate.gtm.3. 点击 Open.设置流体问题、在ANSYS CFXPre中设置ANSYS MultiFi设置仿真类型：1. 选择 Insert Simulation Type.2. 应用以下设置：3.点击OKTabSettingValueBasic SettingsExternal Solver Coupling OptionANSY

12、S MultiFieldExternal Solver Coupling ANSYS Input FileOscillatin gPlateJnp*Coupling Time Control Coupling Time Duration Total Time5sCoupling Time Control Coupling Time Steps Optio nTimestepsCoupling Time Control Coupling Time Steps Timesteps0.1 SSimulation Type OptionTransie ntSimulation Type Time Du

13、ration OptionCoupling Time DurationSi mu la tion Type Time Steps OptionCoupling Time StepsSimulation Type Initial Time OptionCoupling Initial Time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TabSettingValueBasic SettingsOptionPure SubstanceThermod yn amic State(Selected)Thermodynamic State The

14、rmodynamic StateLiquidMaterial PropertiesEquation of State Molar Mass1 kg kmolA-1Equation of State Density1 kg mA-3Transport Properties Dynamic Viscosity(Selected)Transport Properties Dynamic Viscosity Dynamic Viscosity0.2 Pa s4.点击0K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Defau

15、lt Domain为OscillatingPlate,并打开进行编 辑2. 应用以下设置TabSettingValueGeneral OptionsFluids ListFluidDomain Models Mesh Deformation Optio nRegions of MotionSpecifiedFluid ModelsHeat Transfer OptionNoneTurbulence Opti onNone (Lami nar)3.点击OK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TabSettingValueBasic Sett

16、ingsBoundary TypeWallLocationInterfaceBoundary DetailsMesh Motion OptionANSYS MultiFieldMesh Motion Receive From ANSYSTotal MeshDisplaceme ntMesh Motion ANSYS InterfaceFSIN_1Mesh Motion Send to ANSYSTotal Force设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置ANSYS Multi/H|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|TabSettingValueBa

17、sic SettingsBoundary TypeSymmetryLocationSym14. 创建一个新边界条件，命名为Sym25. 应用以下设置TabSettingValueBasic SettingsBoundary TypeSymmetryLocationSym2设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置ANSYS MultijON:= .一 - 设置初始值1. 点击 Global Initialization2. 应用以下设置TabSettingValueGlobal SettingsInitial Conditions Cartesian Velocity Component

18、s U0 m sA-1Initial Conditions Cartesian Velocity Components V0 m s八-1Initial Conditions Cartesian Velocity Components W0 m sA-1Initial Conditions Static Pressure Relative Pressure0Pa设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置ANSYS Multi/HN.一 一一一 一-0设置求解器控制1. 点击 Solver Control2. 应用以下设置TabSettingValueBasic Setti ngsTran

19、sient Scheme OptionSecond Order Backward EulerConverge nee Control Max CoefE Loops3Convergence Control Fluid Timescale Control Minimum Number of Coefficient Loops(Selected)Convergence Control Fluid TimescaleControl Minimum Number of Coefficient Loops Min. Coeff. Loops2External CouplingCoupling Step

20、Control Solution Sequenee Control Solve ANSYS FieldsBefore CFX Fields设置流体问题、在ANSYS CFXPre中设置ANSYS MultiFi设置输出控制_1 点击Output Control | 阈2. 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SettingValueOptionSelected VariablesOutput Variable ListPressure, Total Mesh Displacement VelocityO

21、utput Freque ncy Opt io nEvery Coupling Step5. 点击Monitor键6. 选择Monitor Options设置流体问题、在ANSYS CFXPre中设置ANSYS Multi号7. 在Monitor Points and ExpressionsTa. 点击Add new item 采用默认的名字b. 设置 Option 为 Carte可an Coordinatesc. 设置 Output Variables List 为Total Mesh Displacement Xd. 设置Cartesian Coordinates为0,1,08. 点击OK

22、设置流体问题、在ANSYS CFXPre中设置ANSYS Multi场输出求解器文件(.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SettingValueFile nameOsdllatingPlate,defQuitCFX-Pre*(Selected)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 ANSYS CF

23、X-Solver Manager 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 ANSYS CFX-Solver Manager 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stan

24、dalone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1 显示Boundary ANSYS(在 ANSYS Domain ANSYS中)2.对Boundary ANSYS进行如下设置TabSettingValueColorModeVariableVariableVon Mises Stress3. 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ANSYS

25、 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ANSYS CFX-Post观察结果接下來1.2.3.打开Timestep Selector 对话框，选择

26、value值为1.1 s置鼠标于浏览器中背景颜色显示用 地方，右击，选择Deformation Auto为真实的反映变形，右击，选择 Deformation True ScaleOscillatingPlate 001Current Timestep: 50 - Final#StepTime sType660.6Partial770.7Partial.880.8Partial20.9Partial1in-T1 1.1Partial |rdRIdl13131.3Partial14141.4Partial15151.5Partial16161.6Partial17171.7Partial18181.8P