搜索ABAQUS流固耦合（FSI）分析
2016-12-27 by:CAE仿真在線 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)
ABAQUS被廣泛地認(rèn)為是功能最強(qiáng)的有限元軟件,不僅可以分析復(fù)雜的固體力學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)系統(tǒng),并且可進(jìn)行流體、傳熱、多孔介質(zhì)計(jì)算,特別是能夠駕馭非常龐大復(fù)雜的問(wèn)題和模擬高度非線性問(wèn)題。利用其自帶的耦合模塊可以不用借助第三方軟件可以方便的進(jìn)行流固耦合分析。本文就以一個(gè)簡(jiǎn)單的管道流動(dòng)耦合分析來(lái)說(shuō)明如何在ABAQUS進(jìn)行流固耦合分析。
1、問(wèn)題描述
幾何模型如圖所示“U”型管道,進(jìn)口速度為1m/s,管道材質(zhì)為鋼,流體介質(zhì)為空氣水。幾何模型如圖所示
圖1計(jì)算模型示意圖,A、結(jié)構(gòu)于計(jì)算幾何模型;B流體域計(jì)算幾何模型
水在流經(jīng)管道時(shí)會(huì)對(duì)壁面產(chǎn)生壓力,是的管道避免變形,反過(guò)來(lái)變形的管道壁面也會(huì)影響流場(chǎng)的速度、壓力等分布。系計(jì)算的目的在于求解流場(chǎng)信息和管道壁面的變形、應(yīng)力分布,流體進(jìn)口和出口邊界出結(jié)構(gòu)邊界條件為固定點(diǎn)(A中所標(biāo)出的面),內(nèi)壁面為流固耦合面,外壁面為自由面。
2、分析步建立
在ABAQUS6.13中按照如圖所示建立流體和結(jié)構(gòu)分析步,分別命名為“structure”和“fluid”。
然后導(dǎo)入分別導(dǎo)入幾何模型,建立材料,關(guān)聯(lián)材料,組裝幾何實(shí)體,劃分網(wǎng)格,注意流固耦合面不必創(chuàng)建邊界條件。如圖2所示,流體域與固體域的網(wǎng)格示意圖。
圖2計(jì)算網(wǎng)格示意圖A、流體域網(wǎng)格;B、固體域網(wǎng)格
網(wǎng)格建好之后分別新建立SETP分析步(本例中參數(shù)采取默認(rèn)),打開(kāi)湍流模型選擇S-A,參數(shù)采取默認(rèn),湍流黏度取0.001、建立邊界條件。進(jìn)來(lái)Interactions邊界,選擇固體域與流體域的耦合面。
圖3流固耦合面設(shè)置示意圖A、固體域設(shè)置;B、流體域設(shè)置
最后在流體域設(shè)置湍流渦黏度初場(chǎng),如圖所示。
圖4湍流初場(chǎng)設(shè)置
3、耦合分析建立
在樹(shù)形模型下選擇Anslysis-—co-executions,點(diǎn)擊右鍵Creat,在Model Name中依次選擇流體和固體計(jì)算,其余參數(shù)采取默認(rèn),點(diǎn)擊OK,如圖5所示,然后提交工程,進(jìn)行求解如圖6所示
圖5耦合分析步建立
圖6數(shù)據(jù)監(jiān)視如圖
4、結(jié)果分析
4.1流體域結(jié)果
圖7不同時(shí)刻流體域壓力分布、流線
4.2固體域結(jié)果
圖8不同時(shí)刻應(yīng)力分布(上)、變形位移分布(下)
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