ANSYS流固耦合分析实例命令流
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ANSYS流固耦合分析实例命令流
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ANSYS流固耦合分析实例命令流
目 录
ANSYS流固耦合例子命令流 .......................................................................... 错误!未定义书签。 ANSYS流固耦合的方式 ..................................................................................................................... 3 一个流固耦合模态分析的例子1 ....................................................................................................... 3 一个流固耦合模态分析的例子2 ....................................................................................................... 4 一个流固耦合建模的例子 ................................................................................................................... 7 一加筋板在水中的模态分析 ............................................................................................................... 8 一圆环在水中的模态分析 ................................................................................................................. 10 接触分析实例---包含初始间隙 ....................................................................................................... 14 耦合小程序 .......................................................................................................................................... 19 流固耦合练习 ...................................................................................................................................... 21 一个流固耦合的例子 ......................................................................................................................... 22 使用物理环境法进行流固耦合的实例及讲解 ................................................................................ 23 针对液面晃动问题,ANSYS/LS-DYNA提供三种方法 .............................................................. 30
1、流固耦合 ............................................................................................................................... 30 2、 SPH算法 ............................................................................................................................ 34 3、 ALE(接触算法) ............................................................................................................. 38 脱硫塔于浆液耦合的分析 ................................................................................................................. 42 ANSYS坝-库水流固耦合自振特性的例子 .................................................................................... 47
空库时的INP文件 .................................................................................................................... 47 满库时的INP文件 .................................................................................................................... 49 计算结果 ...................................................................................................................................... 52
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ANSYS流固耦合分析实例命令流
ANSYS流固耦合的方式
一般说来,ANSYS的流固耦合主要有4种方式: 1,sequential
这需要用户进行APDL编程进行流固耦合 sequentia指的是顺序耦合
以采用MpCCI为例,你可以利用ANSYS和一个第三方CFD产品执行流固耦合分析。在这个方法中,基于网格的平行代码耦合界面(MpCCI) 将ANSYS和CFD程序耦合起来。即使网格上存在差别,MpCCI也能够实现流固界面的数据转换。ANSYS CD中包含有MpCCI库和一个相关实例。关于该方法的详细信息,参见ANSYS Coupled-Field Analysis Guide中的Sequential Couplin 2,FSI solver
流固耦合的设置过程非常简单,推荐你使用这种方式 3,multi-field solver
这是FSI solver的扩展,你可以使用它实现流体,结构,热,电磁等的耦合 4,直接采用特殊的单元进行直接耦合,耦合计算直接发生在单元刚度矩阵
一个流固耦合模态分析的例子1
这是一个流固耦合模态分析的典型事例,采用ANSYS/MECHANICAL可以完成。处理过程中需要注意以下几个方面的问题: 1、单元的选择; 2、流体材料模式; 3、流固耦合关系的定义; 4、模态提取方法。
length=2 width=3 height=2 /prep7 et,1,63
et,2,30 !选用FLUID30单元,用于流固耦合问题 r,1,0.01
mp,ex,1,2e11 mp,nuxy,1,0.3 mp,dens,1,7800
mp,dens,2,1000 !定义Acoustics材料来描述流体材料-水 mp,sonc,2,1400 mp,mu,0, !
block,,length,,width,,height esize,0.5 mshkey,1
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ANSYS流固耦合分析实例命令流
!
type,1 mat,1 real,1
asel,u,loc,y,width amesh,all alls !
type,2 mat,2 vmesh,all fini /solu antype,2
modopt,unsym,10 !非对称模态提取方法处理流固耦合问题 eqslv,front mxpand,10,,,1 nsel,s,loc,x,
nsel,a,loc,x,length nsel,r,loc,y
d,all,,,,,,ux,uy,uz, nsel,s,loc,y,width, d,all,pres,0 alls
asel,u,loc,y,width,
sfa,all,,fsi !定义流固耦合界面 alls solv fini
/post1 set,first
plnsol,u,sum,2,1 fini
一个流固耦合模态分析的例子2
一实例,水箱采用SHELL63单元,水箱中的水采用FLUID30单元,以下即为整个流固耦合模态计算的命令流文件:
length=1 width=0.6 height=0.8
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ANSYS流固耦合分析实例命令流
/prep7 et,1,63
et,2,30 !选用FLUID30单元,用于流固耦合问题 r,1,0.01
mp,ex,1,2e11 mp,nuxy,1,0.3 mp,dens,1,7800
mp,dens,2,1000 !定义Acoustics材料来描述流体材料-水 mp,sonc,2,1400 mp,mu,2, !
block,,length,,width,,height esize,0.1 mshkey,1 !
type,1 mat,1 real,1
asel,u,loc,y,width amesh,all alls !
type,2 mat,2 vmesh,all fini
/solu antype,2
modopt,unsym,10 !非对称模态提取方法处理流固耦合问题eqslv,front mxpand,10,,,1 nsel,s,loc,x,
nsel,a,loc,x,length nsel,r,loc,y
d,all,,,,,,ux,uy,uz, nsel,s,loc,y,width, d,all,pres,0 alls
asel,u,loc,y,width,
sfa,all,,fsi !定义流固耦合界面 alls solv fini
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ANSYS流固耦合分析实例命令流
MP,EX,1,2.068e11 MP,DENS,1,7929 MP,NUXY,1,0 MP,DENS,2,1030 MP,SONC,2,1460 ! 创建四分之一模型
CYL4,0,0,0.254,0,0.26035,90 CYL4,0,0,0.26035,0,0.31242,90 ! 选择属性,网格划分 ASEL,S,AREA,,1 AATT,1,1,1,0 LESIZE,1,,,16,1 LESIZE,3,,,16,1 LESIZE,2,,,1,1 LESIZE,4,,,1,1 MSHKEY,1
MSHAPE,0,2D ! mapped quad mesh AMESH,1
ASEL,S,AREA,,2 AATT,2,1,2,0 LESIZE,5,,,16,1 LESIZE,7,,,16,1 LESIZE,6,,,5 LESIZE,8,,,5 MSHKEY,0
MSHAPE,0,2D ! mapped quad mesh AMESH,2
! 关于Y轴镜像
nsym,x,1000,all ! offset node number by 1000 esym,,1000,all ! 关于y轴镜像
nsym,y,2000,all ! offset node number by 2000 esym,,2000,all
NUMMRG,ALL ! merge all quantities esel,s,type,,1 nsle,s esln,s,0 nsle,s esel,inve nsle,s
emodif,all,type,4 esel,all nsel,all
! 指定无限吸收边界
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ANSYS流固耦合分析实例命令流
csys,1
nsel,s,loc,x,0.31242 type,3 real,3 mat,2 esurf esel,all nsel,all
! 标识流固交接面 nsel,s,loc,x,0.26035 esel,s,type,,2 sf,all,fsi,1 nsel,all esel,all FINISH /solu
antype,modal modopt,damp,10 mxpand,10,,,yes solve finish
为了便于对比,也对圆环在空气中做了模态分析 finish /clear /PREP7
!定义单元类型
ET,1,PLANE42 ! structural element !材料属性
MP,EX,1,2.068e11 MP,DENS,1,7929 MP,NUXY,1,0
! 创建四分之一模型
CYL4,0,0,0.254,0,0.26035,90 ! 选择属性,网格划分 ASEL,S,AREA,,1 AATT,1,1,1,0 LESIZE,1,,,16,1 LESIZE,3,,,16,1 LESIZE,2,,,1,1 LESIZE,4,,,1,1 MSHKEY,1
MSHAPE,0,2D ! mapped quad mesh AMESH,1
! 关于Y轴镜像
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ANSYS流固耦合分析实例命令流
nsym,x,1000,all ! offset node number by 1000 esym,,1000,all ! 关于y轴镜像
nsym,y,2000,all ! offset node number by 2000 esym,,2000,all NUMMRG,ALL /solu
antype,modal modopt,lanb,10 mxpand,10,,,yes solve finish
在水中的自振频率为
SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE 1-0.19544E-10 1 1 1 2 0.29640E-03 1 1 1 3-0.21663E-10 1 2 2 4-0.29640E-03 1 2 2 5 0.30870E-03 1 3 3 6 0.0000 1 3 3
7-0.30870E-03 1 4 4 8 0.0000 1 4 4
9-0.53726E-03 1 5 5 10 0.57522E-11 1 5 5 11 0.53726E-03 1 6 6 12-0.89057E-11 1 6 6 13 0.98059E-01 1 7 7 14 35.232 1 7 7
15 0.98059E-01 1 8 8 16 -35.232 1 8 8
17 0.98061E-01 1 9 9 18 35.233 1 9 9
19 0.98061E-01 1 10 10 20 -35.233 1 10 10 在空气中的自振频率为
SET TIME/FREQ LOAD STEP SUBSTEP CUMULATIVE 1 0.0000 1 1 1 2 0.0000 1 2 2
3 0.73609E-03 1 3 3 4 60.805 1 4 4 5 60.805 1 5 5 6 172.97 1 6 6 7 172.97 1 7 7 8 334.40 1 8 8
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ANSYS流固耦合分析实例命令流
9 334.40 1 9 9 10 546.59 1 10 10 主要有以下疑问: 1)考虑流固耦合,做模态分析时流体单元是否只能用fluid29(2d)和fluid30(3d),对于fluid129和fluid130在耦合中具体起到什么作用,能不能不设,而用边界约束条件代替? 2)流体范围怎样确定,如本例中(CYL4,0,0,0.26035,0,0.31242,90),外半径为0.31242。如果不是环形的,如一块当水板,该怎样考虑?
3)如果不考虑流体的压缩性,把声速设的很大,MP,SONC,2,1e20,就可以了。
4)从自振频率可以看出,在水中和在空气中,圆环的自振频率差别特别大,且振型也大相径庭,为什么?在水中时,模态提取方法用damp(为什么不能用unsym),特征值的虚部代表角频率,为什么第一阶为正,第二阶为负,而第三阶和第四阶都为0,第六阶、八阶、十阶都为负。应该是从小到大才对?
5)在空气中时,模态提取方法用lanb,为什么第一阶第二阶的频率都为0。 请高手指点迷津,急盼中
对以上问题的解答:
频率为零,一般是发生了刚体位移,估计你是把水抽走,而没有限制圆环。
1。圆环在水中振动必然导致波动(其实就是声波)在水中传播,当声波到达水的另一个界面时就会发生反射(除非水和另一个相邻体的声阻抗是匹配的)。水和金属中的声速相差不大,即可压缩性相差不大。两种可压缩性相差不大的物质的相互作用对两者影响都很大。圆环在水中振动,水对圆环的反作用是由于反射波引起的,流固耦合中采用fluid129和130就是最大程度的减弱反射波。
2。声波从圆环开始传播,随着传播距离的增加,波阵面不断增大,振幅不断减小。同时由于水的衰减,声波也不断减弱。如果水的空间越大,则反射波返回圆环的路径越长,衰减也就越多,影响也就越小。fluid129和130对反射波的衰减(通过很小的反射实现)有限,因此还需要水要有足够的空间。fluid129和130离结构应该大于0.2λ(λ=c/f,c为水中声速)。以上的做法在误差允许的情况下等效于水在无限大水空间中的情况。如果是挡水板,水就是有限空间了,情况也不一样。
3。声速加大情况也不一样,就是不知是不是你所要的情况?
4。空气作为介质,由于其声速比金属小很多,可压缩性大很多,影响可以忽略不计。而水的影响就不同了。这可能就是频率和振型不同的原因吧?我试了你的例子,各种提取方法都可以。
5。空气的影响忽略不计,因此需要对圆环进行约束。你没有约束,那么就会发生静态位移即频率为零。圆环有两个对称轴,因此会发生频率成对出现的情况。也就是说,两个方向上有同样的振型。
接触分析实例---包含初始间隙
fini
/clear,nostart
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ANSYS流固耦合分析实例命令流
/prep7 et,1,82
KEYOPT,1,3,3 r,1,0.5
mp,ex,1,1e9 mp,prxy,1,0.3
k,1,0,0 k,2,10,0 k,3,10,5 k,4,6.2,5 k,5,7.5,3.4 k,6,2.5,3.4 k,7,3.8,5 k,8,0,5
a,1,2,3,4,5,6,7,8
LFILLT,6,5,0.18, , LFILLT,5,4,0.18, , FLST,2,3,4 FITEM,2,9 FITEM,2,11 FITEM,2,10 AL,P51X FLST,2,3,4 FITEM,2,13 FITEM,2,14 FITEM,2,12 AL,P51X
FLST,2,3,5,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,-3 AADD,P51X
rect,0,10,4.8,5
ASBA, 4,
gap=0.02
k,24,6.2-gap,5 k,25,7.5-gap,3.4 k,26,2.5+gap,3.4 k,27,3.8+gap,5 a,24,25,26,27
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LFILLT,4,3,0.2, , LFILLT,3,2,0.2, , FLST,2,3,4 FITEM,2,7 FITEM,2,10 FITEM,2,8 AL,P51X FLST,2,3,4 FITEM,2,13 FITEM,2,14 FITEM,2,11 AL,P51X
FLST,3,2,5,ORDE,2 FITEM,3,3 FITEM,3,-4
ASBA, 1,P51X
rect,3.8+gap,6.2-gap,5,10 rect,3.8+gap,3.8+gap+8,10,12 FLST,2,3,5,ORDE,3 FITEM,2,1 FITEM,2,3 FITEM,2,5 AADD,P51X
rect,3.8+gap+8,3.8+gap+8+2,10,12 FLST,2,2,5,ORDE,2 FITEM,2,1 FITEM,2,4 AGLUE,P51X
CYL4,2.0,1.8,0.6 CYL4,7.0,1.8,0.6
FLST,2,3,5,ORDE,3 FITEM,2,2 FITEM,2,4 FITEM,2,-5 AOVLAP,P51X
esize,0.2 amesh,all
FLST,5,135,2,ORDE,32 FITEM,5,485 FITEM,5,576
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ANSYS流固耦合分析实例命令流
FITEM,5,-577 FITEM,5,621 FITEM,5,-625 FITEM,5,707 FITEM,5,-711 FITEM,5,716 FITEM,5,741 FITEM,5,-745 FITEM,5,750 FITEM,5,-751 FITEM,5,766 FITEM,5,797 FITEM,5,-798 FITEM,5,854 FITEM,5,888 FITEM,5,-938 FITEM,5,1101 FITEM,5,1103 FITEM,5,1420 FITEM,5,1628 FITEM,5,1653 FITEM,5,1696 FITEM,5,1699 FITEM,5,-1702 FITEM,5,1726 FITEM,5,-1728 FITEM,5,1852 FITEM,5,-1874 FITEM,5,2044 FITEM,5,-2066 CM,_Y,ELEM ESEL, , , ,P51X CM,_Y1,ELEM CMSEL,S,_Y CMDELE,_Y EREF,_Y1, , ,1,0,1,1 CMDELE,_Y1
ET,2,TARGE169 ET,3,CONTA172 R,3, , ,
R,3,0,0,0.1, 10,0,0 R,4, , ,
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ANSYS流固耦合分析实例命令流
R,4,0,0,0.1, 10,-0.02,0
lsel,s,,,9 lsel,a,,,5 lsel,a,,,12 nsll,s,1 type,3 real,3 esurf,all alls,
lsel,s,,,19 lsel,a,,,20 nsll,s,1 type,3 real,4 esurf,all alls,
lsel,s,,,7 lsel,a,,,3 lsel,a,,,11 nsll,s,1 type,2 real,3 esurf,all alls,
lsel,s,,,25 lsel,a,,,26 nsll,s,1 type,2 real,4 esurf,all alls,
FLST,2,2,5,ORDE,2 FITEM,2,4 FITEM,2,-5 DA,P51X,ALL,
FLST,2,1,4,ORDE,1 FITEM,2,6
SFL,P51X,PRES,500,
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ANSYS流固耦合分析实例命令流
/solu antype,0 nlgeom,on outres,all,all nsubst,200,200,2 neqit,1000 solve
耦合小程序
最近用到耦合,写了一段小程序,奉献出来,与大家共享。
如果有很多节点,每两个节点位置相同,如果将这些杂乱无章的节点
耦合,是件很麻烦的事,可用这段程序,轻松解决。
cpnum=0
cmsel,s,n-zhong !需要耦合的节点
*GET,n_num,NODE,,COUNT, , , , !节点总数
*do,i,1,n_num
cmsel,s,n-zhong
*GET,n_lowest,NODE,,NUM,MIN, , , , !号码最小的节点
*GET,n_x,NODE,n_lowest,LOC,X !该节点坐标
*GET,n_y,NODE,n_lowest,LOC,Y
*GET,n_z,NODE,n_lowest,LOC,Z
NSEL,s,LOC,X,n_x-0.3,n_x+0.3 !寻找与该节点位置相同的节点
NSEL,R,LOC,Y,n_y-0.3,n_y+0.3
NSEL,R,LOC,z,n_z-0.3,n_z+0.3
cm,n_cp_cp,node !位置相同的节点形成一个组
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ANSYS流固耦合分析实例命令流
cmsel,s,n-zhong
cmsel,u,n_cp_cp
cm,n-zhong,node !取消这些点后剩余的点形成组
*GET,n_num_1,NODE,,COUNT, , , , !节点总数
*if,n_num_1,lt,2,exit !如果节点数小于二则退出
cmsel,s,n_cp_cp
*GET,n_num,NODE,,COUNT, , , ,
*if,n_num,gt,1,then
CP,cpnum+1,ux,all
CP,cpnum+2,uy,all
CP,cpnum+3,uz,all
cpnum=cpnum+3
*else
*endif *enddo
该段程序可用
CPINTF,UX,0.001 CPINTF,UY,0.001 CPINTF,UZ,0.001 代替
*DO,I,2,296,3 CP,I,UX,I,I+2 *ENDDO *DO,I,2,296,3 CP,I,UY,I,I+2 *ENDDO *DO,I,2,296,3
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ANSYS流固耦合分析实例命令流
d,all,vy,1.0 d,all,vz,0
asel,s,,,15,27,12 nsla,s,1 d,all,pres,0
asel,s,,,32 nsla,s,1 d,all,ux,0 d,all,uy,0 d,all,uz,0
!Symmetry asel,s,,,1,6 asel,a,,,12,17,5 asel,a,,,25 nsla,s,1 d,all,vz,0 d,all,uz,0 alls fini /solu
flda,solu,flow,1 flda,solu,ale,1 flda,solu,turb,1 flda,solu,tran,1 flda,iter,exec,50 !Fluid Properties
flda,prot,dens,air-si !Units for the AIR Property Type flda,prot,visc,air-si !Solid Properties mp,ex,1,2.1e11/1000 mp,nuxy,1,0.3 mp,dens,1,7800
fsan,on !FSI analysis on
fsco,all,1.0e-1 !FSI convergence criteria fsre,all,0.5 !FSI relaxation fsou,1 !FSI output frequency fsit,5 !Number of stagger loops fsti,5 !FSI end time fsdt,0.01 !FSI delta time ` !FSI order of solution
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46
ANSYS流固耦合分析实例命令流
fstr,solid, !Transient fluid for FSI analysis antype,trans
fstr,fluid, !Transient structural for FSI analysis deltim,0.01
flda,time,step,0.01 !save solve !save fini /solu
/post1 file,,rst set,last
prnsol,u,sum plnsol,u,sum prnsol,v,sum plnsol,v,sum fini
ANSYS坝-库水流固耦合自振特性的例子
Koyna重力坝二维分析的例子,做了空库和满库水时的模态分析。空库时的频率和书的值很接近,满库时一阶频率还可以,但高阶的就不知道对不对了。请高手指点。
空库时的INP文件 /BATCH
KEYW,PR_SET,1 KEYW,PR_STRUC,1 KEYW,PR_THERM,0 KEYW,PR_FLUID,0 KEYW,PR_ELMAG,0 KEYW,MAGNOD,0 KEYW,MAGEDG,0 KEYW,MAGHFE,0 KEYW,MAGELC,0 KEYW,PR_MULTI,0 KEYW,PR_CFD,0 /GO !*
/prep7
!* define material proterties
mp,dens,1,2650. !mat 1 for dam
47
DareDoc
ANSYS流固耦合分析实例命令流
mp,ex,1,3.15e10 mp,prxy,1,.167
!* define element type et,1,PLANE42,,,2
!* define geometry lwater=618. k, 1,0.0,0.0,0.0 k, 2,70.2,0.,0. k, 3,0.,66.5,0.
k, 4,21.9875,66.5,0. k, 5,0.,103.,0. k, 6,14.8,103.,0.
a, 1, 2, 4, 3 a, 3, 4, 6, 5
asel,s,loc,x,0.,100. aatt,1,,1
cm,adam,area
allsel,all
!* mesh geometry ESIZE,0,10
lsel,s,loc,y,0.1,66. lesize,all,,,15
mshape,0,2D mshkey,1 allsel,all amesh,all
finish /solu
antype,modal
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!坝下部剖分分数 48
ANSYS流固耦合分析实例命令流
MODOPT,LANB,30 MXPAND,30, , ,0
esel,s,mat,,1 !坝体约束 nsle,s
nsel,r,loc,y,-1.0,1.0 d,all,ux,0. d,all,uy,0.
/pbc,all,,1 /pnum,type,1 /number,1 gplot
allsel,all save solve
满库时的INP文件 /BATCH
KEYW,PR_SET,1 KEYW,PR_STRUC,1 KEYW,PR_THERM,0 KEYW,PR_FLUID,0 KEYW,PR_ELMAG,0 KEYW,MAGNOD,0 KEYW,MAGEDG,0 KEYW,MAGHFE,0 KEYW,MAGELC,0 KEYW,PR_MULTI,0 KEYW,PR_CFD,0 /GO !*
/prep7
!* define material proterties
mp,dens,1,2650. !mat 1 for dam mp,ex,1,3.15e10 mp,prxy,1,.167
mp,dens,2,1000. !mat 2 for water
DareDoc
49
ANSYS流固耦合分析实例命令流
mp,sonc,2,1440
!* define element type et,1,PLANE42,,,2 et,2,29 et,3,29,,1
!* define geometry lwater=618. k, 1,0.0,0.0,0.0 k, 2,70.2,0.,0. k, 3,0.,66.5,0.
k, 4,21.9875,66.5,0. k, 5,0.,103.,0. k, 6,14.8,103.,0.
k, 7,-1.*lwater,103.,0. k, 8,-1.*lwater,66.5,0. k, 9,-1.*lwater,0.,0.
a, 1, 2, 4, 3 a, 3, 4, 6, 5 a, 8, 3, 5, 7 a, 9,1, 3, 8
asel,s,loc,x,0.,100. aatt,1,,1
cm,adam,area
asel,s,loc,x,-1*lwater,0. aatt,2,,3
cm,awater,area
allsel,all
!* mesh geometry ESIZE,0,10
lsel,s,loc,y,0.1,66. lesize,all,,,15
lsel,s,loc,x,-0.1,-1*lwater-1. lsel,r,loc,y,-0.1,67. lesize,all,,,40,0.5
lsel,s,loc,x,-0.1,-1*lwater-1. lsel,r,loc,y,100.,104.
DareDoc
!坝下部剖分分数 !水体长度方向剖分分数 !水体长度方向剖分分数 50
ANSYS流固耦合分析实例命令流
CP,I,UZ,I,I+2 *ENDDO
DK,1, , , ,0,UX,UY,UZ, , , ,
以上几句改为:
*DO,I,2,296,3
CP,NEXT,ALL,I,I+2 *ENDDO
DK,1, , , ,0,ALL
或CPINTF,ALL,0.001
因为你选用的单元有六个自由度,如果只约束三个,程序是不会运行的.
另:三次循环语句的I相等,约束UY时,UX的耦合就被删掉了,最后只剩UZ了
这样修改:
流固耦合练习
/PREP7 K,1,0,0 K,2,0.1,0 L,1,2
K,300,0,-10000
LGEN,100,1,,,0.1,,,2 ET,1,BEAM188 MP,EX,1,2.1e11 MP,PRXY,1,0.3 MP,DENS,1,0.783e4
SECTYPE, 1, BEAM, T, , 0 SECOFFSET, CENT
SECDATA,0.06,0.03,0.003,0.006,0,0,0,0,0,0 LSEL,ALL
LATT,1,1,1,,300
LESIZE,ALL,,,1,,1,,,1 LMESH,ALL cpintf,all
DK,1,ux,0, , ,UY,UZ DK,200, , , , ,UY,UZ ACEL,0,9.8,0, FINISH
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21
ANSYS流固耦合分析实例命令流
一个流固耦合的例子
这个例子关于装有水的水杯旋转,是轴对称问题,为了简化,所以选择了平面模型。 *SET,RAD,0.8 *SET,h,1 *SET,g,9.8
*SET,OMEGAR,2 *SET,ROU,1000 /PREP7
ET,1,FLUID79 KEYOPT,1,3,1 MP,EX,1,2E9
MP,DENS,1,ROU K,1
K,2,RAD
K,3,RAD,H K,4,,,H K,4,,H
A,1,2,3,4
LESIZE,ALL,,,10 AMESH,ALL FINISH /SOL DL,2,,UX DL,1,,UY
NSEL,S,LOC,X DSYM,SYMM,X D,ALL,UX D,ALL,UX NSEL,ALL ACEL,,G
OMEGA,,OMEGAR SOLVE FINISH /POST1 SET,LAST
PLNSOL,U,X,0,1
*SET,UCENT,UY(22) *SET,UEDGE,UY(12)
*SET,UELEV,UEDGE-UCENT
本人抛砖引玉:
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22
ANSYS流固耦合分析实例命令流
使用物理环境法进行流固耦合的实例及讲解
ansys从9.0发展到10.0,一个最大的进步就是流固耦合计算更加规范,这一点已远领先于其他同类软件,实现了单向耦合到即时双向耦合的飞跃,使用户对于解决流固耦合问题又多了一种选择,希望大家对多种方法-----物理环境转换,fsi,mfx等进行讨论,提供一下案例
流道中有一橡胶垫阻碍水的流动,入口速度为2m/s,其他参数将在命令流中详细给出。求解水通过此流道的压力降,以及稳态条件下橡胶垫的变形。
/prep7
/sho,gasket,grph shpp,off
ET,1,141 ! Fluid - static mesh ET,2,56, ! Hyperelastic element
!!!!!!! Fluid Structure Interaction - Multiphysics !!!!!!! Deformation of a gasket in a flow field. !
!!!!!!! Element plots are written to the file gasket.grph. !
! - Water flows in a vertical pipe through a construction ! formed by a rubber gasket.
! - Determine the equilibrium position of the gasket and ! the resulting flow field !
! | | ! | |
! |----------| Boundary of \! | ______|
! | |______ gasket ! | |
! |----------| Boundary of \! | | !
!! 1. Build the model of the entire domain: !! Fluid region - static mesh !!
!! Gasket leaves a hole in the center of the duct
!! Morphing Fluid region is a user defined region around !! the gasket. The fluid mesh here will deform and be !! updated as the gasket deforms. !!
!! Parameterize Dimensions in the flow direction !!
yent = 0.0 ! Y coordinate of the entrance to the pipe
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ANSYS流固耦合分析实例命令流
dyen = 1.0 ! Undeformed geometry flow entrance length
ysf1 = yent+dyen ! Y coordinate of entrance to the morphing fluid region dsf1 = 0.5 ! Thickness of upstream
ygas = ysf1+dsf1 ! Y coordinate of the bottom of the gasket dg = 0.02 ! Thickness of the gasket dg2=dg/2.
ytg = ygas+dg ! Y coordinate of the initial top of the gasket dsf2 = 0.5 ! Thickness of downstream region
ysf2 = ytg + dsf2! Y of Top of the downstream morphing fluids region dyex = 6.0 ! Exit fluid length
x = 0. ! Location of the axisymmetric Centerline dgasr =.20 ! Initial span of gasket piper = 0.3 ! Radius of the pipe
xrgap = piper-dgasr!! radius of completely unobtructed flow passage !!
!!! Create geometry !!
rect,xrgap,piper,ygas,ytg ! A1:Gasket (keypoints 1-4) rect,x,piper,ysf1,ysf2 ! A2: Morphing fluid region
rect,x,piper,yent,ysf1 ! A3: Fluid region with static mesh rect,x,piper,ysf2,ysf2+dyex ! A4: Fluid region with static mesh aovlap,all
k,22,xrgap+dg2,ygas+dg2 rarc = dg2*1.1 larc,1,4,22,rarc al,6,4 adelete,7
al,6,3,22,7,8,5,21,1
!!Mesh Division information
ngap = 10 ! Number elements across the gap ngas = 10 ! Number of elements along the gasket rgas = -2 ! Spacing ratio along gasket
nflu = ngap+ngas ! Number of elements across the fluid region raflu = -3 ! Space fluid elements near the walls and center nenty =8 ! Elements along flow - entrance raent =5 ! Size ratio in the inlet region
nfl1 = 20 ! Elements along flow - first morph.fluid. nthgas = 4 ! Elements in the gasket
nfl2 = 3 ! Elements along flow - second morph.fluid. next = 30 ! Elements along flow - exit region rext = 6 ! Size ratio in flow direction of outlet
rafls = 12 ! Initial element spacing ratio - morph.fluid lesize,1,,,ngas,rgas
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24
ANSYS流固耦合分析实例命令流
lesize,3,,,ngas,rgas nfl11= nfl1*2+9
lsel,s,,,2,4,2 ! (Modify lesize of line 8 if changing gasket mesh) lesize,all,,,nthgas alls
lesize,5,,,nflu,raflu lesize,7,,,nflu,raflu lesize,9,,,nflu,raflu lesize,15,,,nflu,raflu lesize,18,,,nenty,1./raent lesize,17,,,nenty,1./raent lesize,21,,,nfl1,rafls
lesize,8,,,nfl11,-1./(rafls+3) lesize,22,,,nfl1,rafls lesize,19,,,next,rext lesize,20,,,next,rext
!!! AATT,MAT,REAL,TYPE - Set the attributes for the areas asel,s,,,1,2
aatt,2,2,2 ! Gasket (material 2) asel,s,,,3
cm,area2,area
alist ! List area selected for further morphing
asel,a,,,5,6
aatt,1,1,1 ! Fluid area (material 1) alls
eshape,2 asel,u,,,2,3 amesh,all eshape,0 asel,s,,,2,3 amesh,all
!-----------------
!!!!! Create element plot and write to the file gasket.grph asel,s,,,1,3 esla,s
/Title, Initial mesh for gasket and neighborhood eplot
/ZOOM,1,RECT,0.3,-0.6,0.4,-0.5 alls
!----------------- !!
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ANSYS流固耦合分析实例命令流
42、 *CONTROL_SPH 43、 2 0 44、 $
45、 $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
46、 $ TIME HISTORY $
47、 $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
48、 $
49、 *DATABASE_BINARY_D3PLOT 50、 200.0E+00 51、 $0.500E+00
52、 *DATABASE_BINARY_D3THDT 53、 0.8000E+02
54、 *DATABASE_EXTENT_BINARY 55、 0 0 3 1 0 0 0 0 56、 0 0 4 0 0 0 57、 $ 58、 $
59、 $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
60、 $ SECTION DEFINITIONS $
61、 $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
62、 $
63、 *SECTION_SOLID 64、 2 1
65、 *SECTION_SPH 66、 1 67、 $ 68、 $
69、 $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
70、 $ MATERIAL DEFINITIONS $
71、 $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
72、 $
73、 *MAT_RIGID
74、 2 7.80 2.10 0.300000 0.0 0.0 0.0 75、 1.00 7.00 7.00 76、
77、 *MAT_RIGID
78、 3 7.80 2.10 0.300000 0.0 0.0 0.0 79、 1.00 6.00 7.00
36
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ANSYS流固耦合分析实例命令流
80、
81、 *MAT_RIGID
82、 4 7.80 2.10 0.300000 0.0 0.0 0.0 83、 1.00 6.00 7.00 84、
85、 *MAT_NULL 86、 1 1.00
87、 *EOS_GRUNEISEN
88、 1 .1484000 1.9790000 .0000000 .0000000 .1100000 3.0000000 .0000000 89、 .0000000 90、 $ 91、 $ 92、 $
93、 $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
94、 $ PARTS DEFINITIONS $
95、 $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
96、 $ 97、 $
98、 *PART
99、 Part 1 for Mat 4 and Elem Type 1 100、 1 1 1 1 0 0 0 101、 $
102、 *PART
103、 Part 2 for Mat 2 and Elem Type 1 104、 2 2 2 0 0 0 0 105、 $
106、 *PART
107、 Part 3 for Mat 3 and Elem Type 1 108、 3 2 3 0 0 0 0 109、 *PART
110、 Part 3 for Mat 3 and Elem Type 1 111、 4 2 4 0 0 0 0 112、 $
113、 $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
114、 $ RIGID BOUNDRIES $
115、 $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
116、 $
117、 *LOAD_BODY_Y 118、 2,1.0
119、 *DEFINE_CURVE
37
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ANSYS流固耦合分析实例命令流
120、 2
121、 0.0,9.8E-10 122、 1.0,9.8E-10 123、 $
124、 *DEFINE_CURVE
125、 1 0 1.000 1.000 0.000 0.000
126、 0.000000000000E+00 1.000000000000E-04 127、 1.000000000000E+05 1.000000000000E-04
128、 *BOUNDARY_PRESCRIBED_MOTION_RIGID 129、 3 2 0 1 -1.00 0 0.000 0.000 130、 $ 131、 $
132、 $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
133、 $ NODE DEFINITIONS $
134、 $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
135、 $
136、 *CONTACT_AUTOMATIC_NODES_TO_SURFACE 137、 1 1 3 2 0 0 0 0
138、 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0 0.000 0.0000E+08 139、 0.000 0.000 0.100 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 140、 1 0.1000000 3
141、 *SET_PART_LIST 142、 1 143、 2,3,4
144、 *INCLUDE 145、 mesh.k 146、 *END
3、 ALE(接触算法)
采用接触算法分析流固耦合问题也是一种选择,在液面波动幅度较小时可以采用此种方法进行分析,流体用ALE算法描述,
结构采用Lagrange算法;需要注意的一点:对ALE网格要进行滑顺处理,以控制网格形态,保证求解精度。
下面是某算例的部分命令流:
*KEYWORD *TITLE ALE
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ANSYS流固耦合分析实例命令流
$
*DATABASE_FORMAT 0 $
$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
$ CONTROL OPTIONS $
$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $
*CONTROL_PARALLEL 1
*CONTROL_ENERGY 2 2 2 2
*CONTROL_ALE
3 1 2 1.0000000 1.0000000 0.000000 1.0000000 1.0000e+9 0.000000 0.000000 2 *CONTROL_TIMESTEP 0.0000 0.9000 0 0.00 0.00 *CONTROL_CONTACT
0.0000000 0.0000000 1 0 2 0 0 0 0 0 0
*CONTROL_TERMINATION
0.100E+05 0 0.00000 0.00000 0.00000 $
$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
$ TIME HISTORY $
$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $
*DATABASE_BINARY_D3PLOT 0.1000E+03
*DATABASE_BINARY_D3THDT 0.1000E+02
*DATABASE_EXTENT_BINARY 0 0 3 1 0 0 0 0 0 0 4 0 0 0 $ $
$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
$ SECTION DEFINITIONS $
$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
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ANSYS流固耦合分析实例命令流
$ $
*SECTION_SOLID 2 1
*SECTION_SOLID_ALE 1 5 $ $
$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
$ MATERIAL DEFINITIONS $
$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $
*MAT_RIGID
2 7.80 2.10 0.280000 0.0 0.0 0.0 1.00 7.00 7.00
*MAT_RIGID
3 7.80 2.10 0.280000 0.0 0.0 0.0 1.00 6.00 7.00
*MAT_RIGID
4 7.80 2.10 0.280000 0.0 0.0 0.0 1.00 6.00 7.00
*MAT_NULL
1 1.0000000 0.0000000 1.00000-8 0.0000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 *EOS_LINEAR_POLYNOMIAL
1 1.00000-6 1.92100-3 0.0000000 0.0000000 0.4000000 0.4000000 0.0000000 0.0000000 0.0000000 $ $ $
$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$
$ PARTS DEFINITIONS $
$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $
*PART
Part 1 for Mat 4 and Elem Type 1 1 1 1 1 0 0 0
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