搜索【实验4】Ansys大玩家的变态算例与经验谈
2016-10-31 by:CAE仿真在线 来源:互联网
模型说明:
1.该模型并没有太大实际意义,也很不完善,很多地方设置都有问题,但考虑的模型较多,可以作为一个案例进行参考学习。
2.该模型考虑了VOF Multiphase(VOF多相流)、Species model(组分输运)、Porous Zone Cell(多孔介质)、Dynamic Mesh(动网格)、FSI Couple(by two-way)(双向固液耦合)、Transient Structural(隐式动力学)等模块。
3.前处理利用DM建模,流体区域利用ICEM划分结构网格(对大变形问题划分四面体网格要好得多),固体区域利用meshing划分网格;后处理利用CFD-Post。
4.我是在64位的workbench 14.5平台上做的,workbench 14能不能打开不清楚,但低于14一定不行,高于14.5的版本都可以打开。可进入文件夹中将文件拷出,单独打开(有的是压缩包,需要解压后改格式后缀才可打开)。
模型详情:
1.单元:上方为多孔介质,有水流入;左方为一般管道,有油流入;右方为空气,中间有一平板(可变形)。
2.边界:最右边和与之对应的左边下半部为outflow,其他为墙,前后两面为symmetry。
3.力学:下方固定,3面与液体耦合,前后两面为对称。
项目流程
流体网格
最终网格变形
最终液相体积
最终组分
最终平板变形
难点:
1.双向固液耦合一般不用ICEM建模和划分网格,所有的教程上也找不到利用ICEM划分网格解决固液耦合的例子。本例利用构造新的项目流程,巧妙将ICEM插入其中。(目前版本很容易)
2.ICEM划分结构网格中,边界层命名、interface的处理、新块的关联都是易出问题的关键点。能达到将此模型网格划分成功水平的初学者,一般人须3月以上时间学习ICEM(平均每天学两小时左右);若有人指导,也至少须一月时间学习。
(1)ICEM是款非常优秀的软件,使用时候更多靠的是经验,经验不足很容易出错,并且不容易找到并改正错误。GAMBIT可以说已经消亡,并且ICEM在非结构网格方面完全可以代替GAMBIT,在结构网格方面是目前最好的之一(现在有很多很好的前处理软件)。
(2)meshing这款软件自动化程度很高,非常稳定,较少出错,但对流体网格来说还是不太合适,适合初步计算使用。
3.动网格的变形设置,选择合适的变形法则,四面体网格要好一些。若时间步长取得大,很可能导致变形量太大,则很容易出现畸形网格,导致计算错误,此时可以增加迭代次数解决,但治标不治本。
4.fluent在workbench平台的双向耦合,是ANSYS14.0版本出现的东西,所以关于FLUENT与ANSYS双向耦合的教程极少,需要自己摸索。(目前已经很多了。。)
5.双向耦合分析必须要求3D,为了简化为2D,可设置厚度为一个单元厚度,且前后两面设为对称面。
6.多保存,多备份,workbench平台好处之一就是项目管理极其方便,在数据保存、重启动方面做得非常好,但对计算机配置要求要高,实在不适合笔记本运算。
改进
很多地方都可以改进,比如:网格划分、动网格设置、步长设定、压力设定。有些工作按理说是必须要做的,但我仅仅是算着玩,所以就不详细去做了,一些改进工作如下:
1.非线性、大变形(如冲击爆炸)最好采用Tetra型网格,fluent动网格设置可选spring与remeshing,动力学模块最好选择Abaqus/Explicit。
2.压力场仿的不好,因为没有指定压力边界或参考压力点。
3.需要进行网格无关性和步长独立性验证。
4.Y+值需要根据所选模型和壁面函数进行计算。
时间
2013.12.13 上午加晚上建模、画网格;
2013.12.14 晚上设置各模型参数并试算成功;
2013.12.15 上午加下午对参数进行优化(主要是降低刚度,使变形能看出来),并计算成功。晚上进行后处理,动画生成。
总结
Fluent在我看来应该当作一个计算器来使用,而不是仿真软件,这样来看会有以下几点拓展:
1.它能解决的问题不局限于流体,很多其他的物理场也可以拿来做。
2.与其他计算器一样,它只是帮助人学习一些流体的知识、验证自己的一些想法,最后才是解决一些问题的工具,核心的东西还是自己对流体专业知识的学习。没有人会认为用好了一个科学计算器就把等于数学学好了,同样的道理也适用于Fluent。软件只是工具。
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