本文演示单向流固耦合问题求解的基本流程。 前方多图预警!!建议在WIFI环境下阅读。流量帝投来鄙视的眼神~ 1 问题描述计算如下图所示位于高速流体中的探头在流场作用下的应力分布。流体流速100 m/s。
2 计算流程考虑到探头的变形量很小,忽略探头变形对流场的影响,采用单向流固耦合计算。 计算流程如下图所示。
注:单向流固耦合常用于固体小变形对于流场影响可以忽略的情况下。
3 几何模型流固耦合计算中的几何模型需要创建两套几何:流体几何与固体几何。 应用上面的计算流程,在A2单元格中同时创建流体几何与固体几何,然后在流体和固体各自的Mesh模块中抑制相应的几何模型。 探头实体模型如下图所示。
考虑模型对称性,采用一半模型计算。
流体域计算模型如下图所示。
4 流体计算设置4.1 流体网格生成
注:面尺寸优先级高于体尺寸,所以前面指定的面依然以0.5mm作为网格尺寸
生成计算网格如下图所示。
注:切记为流固耦合面命名,这里将其命名为walls
4.2 Fluent设置
注:Fluent的设置较为简单,这里只描述重要节点内容
计算完毕后查看流固交界面上压力分布,如下图所示。
5 Mechanical设置
注:这里采用默认材料,若需要修改材料,可双击B2单元格编辑材料属性
5.1 网格生成
注:若不设置对称的话,也可以在后面为对称面添加对称约束
注:划分网格时,尽量使得交界面上网格尺寸与对应位置的流体网格尺寸接近
生成网格如下图所示。
5.2 仿真设置
注:导入的压力数据会映射到网格上,若流体网格与固体网格尺寸差异很大的话,会造成较大的插值误差。
计算得到的应力值有点儿大,几何是随便画的。
6 总结单向流固耦合计算通常情况下先计算流体流场分布,之后在固体结构计算时,将流体压力数据作为载荷导入到相对应的固体表面上,之后计算固体结构应力应变。 在计算过程中需要注意:尽可能保证流体与固体交界面上网格节点一致,若做不到一致的话,尽可能的保证网格尺寸相近。 单向耦合较为简单,下次来个双向耦合练练手~ 本案例未经许可,严禁转载~ |