第三方平台软件流固耦合mpcci介绍(中文版)案例.ppt

1、MpCCI模拟真实的物理世界，内容，流体-结构耦合：现状和挑战MpCCI软件中流体-结构耦合方向的解决方案，FSI介绍，流体-结构耦合(FSI)涵盖了流体流动和结构变形之间的相互作用的广泛问题，这些问题可以是热的、机械的或两者都有，或稳态问题。这也可能是一个暂时的问题。许多重要的问题涉及某种形式的流固耦合。由于缺乏合适的解决技术，这种耦合效应通常被简单地忽略。仅仅模拟一个单一的领域不能满足工程的需要。在许多情况下，模拟一个单一的领域甚至会导致一个完全错误的结论。塔科马大桥，塔科马海峡大桥，1940年，应用对象，航空航天/国防机翼气动弹性飞机的气动弹性分析和导弹气动弹性分析，压气机和涡轮叶片推进

2、烧蚀能量/燃烧引起的油气罐振动管道，立管热交换器(核电)，热应力分析和通用设备泵、风扇、变矩器、汽车发动机、排气歧管和冷却水套方程式赛车液压发动机支架、盘式制动系统、防抱死制动系统的设计， 减震器电子元件的冷却集成电路的制造橡胶限流器，密封件轮胎打滑，流体-固体耦合所面临的挑战，对用户的挑战，对工程师提出了更高的要求，对解决者提出了挑战。 流固耦合问题的类型非常丰富，单一的求解器难以应对硬件资源的挑战。流固耦合问题是计算密集型的，流体和固体的时间尺度往往很不相同。FSI标准是什么？基于网格的并行代码耦合接口MPCCI软件是德国弗劳恩霍夫科学计算法学研究所(SCAI)开发的专业接口软件。自199

3、6年以来，弗劳恩霍夫-SCAI公司一直致力于MPCCI的研究工作，并已成为该领域的积极领导者。它的前身，CoCoLib和Grissli，已经被引入并被大量项目所验证。开发的目的是为工程师提供他们熟悉的单学科仿真程序的独立接口，从而实现流固耦合。基于MpCCI的流固耦合方案的结构、MpCCI的工作原理、结构和流体方程独立求解，边界条件互换。MpCCI自动完成耦合面上的数据插值和传输。MpCCI具有优势和较强的适应性。对于具体问题，使用“合适的”软件来解决问题。对运行平台和网络环境没有限制。MpCCI支持大多数主流计算软件的直接耦合模拟。MPCCI提供了应用编程接口工具包，可以很容易地与用户编写的

4、程序相结合。各计算软件的建模相对独立，数据通过MpCCI服务器传输，大大减少了工程师的工作量。MpCCI支持的仿真代码、代码应用编程接口、研究代码、内部代码、流量、permas、msc.marc、准备中的： ESI-ace star-ccmsc . NASTRAN numeca、Mpcci: A Simple Process、Mpcci FSI标准、我们可以使用MpCCI的难易程度、构建和运行独立的ABAQUS和FLUENT模型使用MpCCI用户界面耦合独立的ABAQUS和FLUENT模型从MpCCi图形用户界面运行耦合仿真以调查和后处理MpCCI有多容易，构建和运行独立的计算流体力学和有限元

5、模型，使用MPCCI的用户界面耦合独立的计算流体力学和有限元模型，从MPCCI的图形用户界面运行耦合模拟，调查和后处理耦合结果，耦合独立的计算流体力学和有限元模型，指定使用的解算器和模型文件耦合表面对，并指定相互传输的变量。mpcci图形用户界面耦合面板，mpcci有多容易，构建和运行独立的计算流体力学和有限元模型，使用MPCCI的用户界面耦合独立的计算流体力学和有限元模型，从MPCCI图形用户界面运行耦合模拟，调查和后处理耦合结果，从MPCCI图形用户界面运行耦合模拟，指定每个耦合程序的运行条件和参数，并设置由用户定义的程序并行运行的后台？在MpCCI的统一图形界面上运行每个程序，并开始耦合

6、计算。每个程序可以在不同的机器和平台上运行。图形用户界面面板，多简单，建立和运行独立的计算流体力学和有限元模型。使用MpCCI的用户界面耦合独立的计算流体力学和有限元模型。从MPCCI的图形用户界面运行耦合模拟，以获得后处理耦合结果、后处理流固耦合、每个耦合软件的后处理功能、第三方的特殊后处理软件和MPCCI的后处理程序。在ABAQUS/Viewer中用等值线图(左)和矢量图(右)显示的界面载荷，Mpcci:应用范围有多广，Mpcci FSI标准，流体-结构耦合在航空航天工业中的应用，气动弹性流体与弹体和机翼结构之间的耦合效应明显，高温热防护的热-结构耦合，示例：发动机水套冷却分析，通过ABA

7、QUS-FLUENT联合仿真进行的传热分析，然后分别用ABAQUS和计算流体力学模型分析热应力结构获得了模拟目标的稳定温度分布和可靠的热应力分布。气缸盖模型，290，000 dc3d4元素(传热分析)铸铁，水流，气体排放，流体和固体模型，复杂几何形状530，000四面体单元，fluent，ABAQUS，温度分布，非耦合分析，ABAQUS-fluent分析，更热，更冷，热应力，ABAQUS-FLUENT分析，使用MpCCI结构模拟冷却叶片，具有非常复杂几何形状的射流和主流之间的干扰流体和固体的耦合传热，使用Fluent Abaqus软件模拟该问题，叶片冷却部分的计算结果示例：阀门阻力实验有限公司

8、流体流量阀的模拟，定制的工程阀门，要求在改变入口压力的情况下获得恒定的流量输出，并且要求确定的主流入口压力范围为040 psi，以在工作压力范围内提供恒定的流量输出实验验证，模型几何和测试数据由维奈实验室提供，结果，出口流量与入口压力的关系，客户反馈， “在结构方面，Vernay长期以来一直使用ABAQUS，但当流体流动发挥重要作用时，耦合流体分析的增加将消除历史上一直采用的切割和试生产方法。” DG-1000滑翔机机翼原始线弹性模拟由Zentrum fr Strukturtechnologien进行，ETH Zrich示例通过包括大位移效应来扩展模拟，模拟目标确定不同机翼设计的气动性能，DG

9、-1000滑翔机，两个具有大翼展和机身长度的滑翔机，20米翼展柔性，低阻尼结构分析三个结构3360结构A，前倾角=-1结构B，前倾角=-5结构C， 前倾角=-10机翼的扭转响应将随前倾角而变化，这将改变机翼周围的流体流动，因此将改变其气动性能。 德宁，波斯特，朗普勒，沃尔夫，莱德曼，赫尔里曼，埃尔曼尼，“流体-结构-应用”麻省理工学院，2004，模型描述，ABAQUS模型37，000 S4/S3元素大几何效应线弹性复合材料特性，FLUENT模型723，000四面体单元不可压缩层流，结果比较， 刚性机翼(仅计算流体动力学分析)和弹性机翼(FSI模拟)之间的比较仅计算流体动力学模拟未捕捉到前倾角对

10、气动响应的影响对于FSI模拟来说，随着负倾角的增大，升力和阻力会增大。为了获得气动滑流响应的准确预测，结构特性非常重要，140千米/小时的气动力，流场动画，安全阀操作模拟简介， 安全阀操作示意图，1隔膜2，O型圈3，反馈管4，指令阀5，主弹簧6，主活塞，仿真思维，阀门系统从几何模型到物理现象都非常复杂。 单一流体分析或固体分析是一个非常困难的问题。整个系统是一个标准的流固耦合系统。阀的流体腔和弹簧振子系统的管道信号延迟性能直接影响工作状态。利用MpCCI软件，实现了阀门系统的流固耦合仿真、流固耦合模型、预装配后膜片的应力状态、主阀的运动状态、控制阀的运动状态(2)、流场压力和速度变化图、主阀运

11、动曲线、大展弦比翼身组合弹的静气动弹性分析。方法：利用MPCCI软件结合Fluent和Ansys软件进行静气动弹性分析。流体软件采用稳态法，结构分析软件采用稳态解算器，采用简单的高展弦比翼身组合形状。如图所示，进行了大展弦比翼身组合的静气动弹性分析，计算状态为马=0.6，=5。H=0 km主要分析机翼的静态气动弹性。在计算流体力学建模和有限元建模中，只选择一个机翼表面作为耦合面。它们都是非结构化网格，有限元网格是300，000。计算结果：主要分析了机翼表面的法向力。刚体法向力系数和弹性体法向力系数如下表所示。大展弦比翼身复合材料弹的静气动弹性分析计算结果：翼面压力分布云图，大展弦比翼身复合弹的

12、静气动弹性分析，计算结果：大展弦比翼身复合弹的静气动弹性分析。大展弦比翼身复合弹静气动弹性分析，计算结果：沿翼型压力分布，总体计算结果较为理想，翼面结构变形和流场变化有所突破：除了机翼变形、总气动力、弯曲、剪切和扭转外，计算输出还可以得到变形翼型上各点的压力分布。大展弦比翼身复合材料弹静态气动弹性分析的结论，示例：机翼颤振分析，土耳其泰克诺塔萨里姆，土耳其泰克诺塔萨里姆公司对阿加德机翼445.6H颤振的模拟(见第9届MpCCI用户论坛会议录)， Fluent MSC。Marc，FSI=颤振速度指数FFR=颤振频率比FF=颤振频率，示例： 1D三维流动分析，英国弗洛马斯特，1D三维流动问题模拟：弗洛马斯特，Y形接头，计划：车厢舒适性，为什么是MpCCI？基于MpCCI的流固耦合解可以解决二维流固耦合问题，三维问题有时可以假设为二维问题，因此我们经常需要建立一个可验证的二维计算模型，而基于M