ANSYS流固耦合分析实例学习课程

1、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第1页/共31页第一页，编辑于星期五：十点 二十七分。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。第2页/共31页第二页，编辑于星期五：十点 二十七分。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

2、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第3页/共31页第三页，编辑于星期五：十点 二十七分。模拟中固体问题的描述模拟中固体问题的描述建

3、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以回到模拟界面第4页/共31页第四页，编辑于星期五

4、：十点 二十七分。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第5页/共31页第五页，编辑于星期五：十点 二十七分。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

5、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。第6页/共31页第六页，编辑于星期五：十点 二十七分。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

6、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。第7页/共31页第七页，编辑于星期五：十点 二十七分。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.

7、499 s， 0 pa对应于0.5 s第8页/共31页第八页，编辑于星期五：十点 二十七分。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

8、板，存储Project第9页/共31页第九页，编辑于星期五：十点 二十七分。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ANSYS CFX-Pre中设置中设置ANSYS MultiField第10页/共31页第十页，编辑于星期五：十点 二十七分。设置流体问题、在设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置中设置AN

9、SYS 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.第11页/共31页第十一页，编辑于星期五：十点 二十七分。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第12页/共31页第十二页，编辑于星期五：十点 二十七分。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

10、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第13页/共31页第十三页，编辑于星期五：十点 二十七分。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第14页/共31页第十四页，编辑于星期五：十点 二十七分。设置流体问题、在设置流体问题、在ANS

11、YS CFX-Pre中设置中设置ANSYS MultiField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第15页/共31页第十五页，编辑于星期五：十点 二十七分。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第16页/共31页第十六页，编辑于星期五：十点 二十七分。设置流体问题、在设置流体问题、在ANSYS CFX-Pre中设置中设置

12、ANSYS MultiField设置初始值1.点击 Global Initialization2.应用以下设置3.点击OK第17页/共31页第十七页，编辑于星期五：十点 二十七分。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第18页/共31页第十八页，编辑于星期五：十点 二十七分。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

13、 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第19页/共31页第十九页，编辑于星期五：十点 二十七分。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 Displ

14、acement Xd.设置Cartesian Coordinates为0, 1, 08.点击OK第20页/共31页第二十页，编辑于星期五：十点 二十七分。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

15、是否存储模拟文件 (.cfx)第21页/共31页第二十一页，编辑于星期五：十点 二十七分。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第22页/共31页第二十二页，编辑于星期五：十点 二十七分。通过通过 ANSYS CFX-Solver Manager 获得结果获得结果ANSY

16、S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第23页/共31页第二十三页，编辑于星期五：十点 二十七分。通过通过 ANSYS CFX-Post 观察结果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3.点击Apply

17、4.选择Tools Timestep Selector ，打开Timestep Selector 对话框5.选择 value 值为1 s ，点击Apply第24页/共31页第二十四页，编辑于星期五：十点 二十七分。通过通过 ANSYS CFX-Post 观察结果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

18、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第25页/共31页第二十五页，编辑于星期五：十点 二十七分。通过通过 ANSYS CFX-Post 观察结果观察结果接下来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第26页/共31页第二十六页，编辑于星期五：十点 二十七分。通过通过 ANSYS CFX-Post

19、观察结果观察结果创建动画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第27页/共31页第二十七页，编辑于星期五：十点 二十七分。通过通过 ANSYS CFX-Post 观察结果观察结果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