搜索【實驗4】Ansys大玩家的變態算例與經驗談
2016-10-31 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
模型說明:
1.該模型并沒有太大實際意義,也很不完善,很多地方設置都有問題,但考慮的模型較多,可以作為一個案例進行參考學習。
2.該模型考慮了VOF Multiphase(VOF多相流)、Species model(組分輸運)、Porous Zone Cell(多孔介質)、Dynamic Mesh(動網格)、FSI Couple(by two-way)(雙向固液耦合)、Transient Structural(隱式動力學)等模塊。
3.前處理利用DM建模,流體區域利用ICEM劃分結構網格(對大變形問題劃分四面體網格要好得多),固體區域利用meshing劃分網格;后處理利用CFD-Post。
4.我是在64位的workbench 14.5平臺上做的,workbench 14能不能打開不清楚,但低于14一定不行,高于14.5的版本都可以打開。可進入文件夾中將文件拷出,單獨打開(有的是壓縮包,需要解壓后改格式后綴才可打開)。
模型詳情:
1.單元:上方為多孔介質,有水流入;左方為一般管道,有油流入;右方為空氣,中間有一平板(可變形)。
2.邊界:最右邊和與之對應的左邊下半部為outflow,其他為墻,前后兩面為symmetry。
3.力學:下方固定,3面與液體耦合,前后兩面為對稱。
項目流程
流體網格
最終網格變形
最終液相體積
最終組分
最終平板變形
難點:
1.雙向固液耦合一般不用ICEM建模和劃分網格,所有的教程上也找不到利用ICEM劃分網格解決固液耦合的例子。本例利用構造新的項目流程,巧妙將ICEM插入其中。(目前版本很容易)
2.ICEM劃分結構網格中,邊界層命名、interface的處理、新塊的關聯都是易出問題的關鍵點。能達到將此模型網格劃分成功水平的初學者,一般人須3月以上時間學習ICEM(平均每天學兩小時左右);若有人指導,也至少須一月時間學習。
(1)ICEM是款非常優秀的軟件,使用時候更多靠的是經驗,經驗不足很容易出錯,并且不容易找到并改正錯誤。GAMBIT可以說已經消亡,并且ICEM在非結構網格方面完全可以代替GAMBIT,在結構網格方面是目前最好的之一(現在有很多很好的前處理軟件)。
(2)meshing這款軟件自動化程度很高,非常穩定,較少出錯,但對流體網格來說還是不太合適,適合初步計算使用。
3.動網格的變形設置,選擇合適的變形法則,四面體網格要好一些。若時間步長取得大,很可能導致變形量太大,則很容易出現畸形網格,導致計算錯誤,此時可以增加迭代次數解決,但治標不治本。
4.fluent在workbench平臺的雙向耦合,是ANSYS14.0版本出現的東西,所以關于FLUENT與ANSYS雙向耦合的教程極少,需要自己摸索。(目前已經很多了。。)
5.雙向耦合分析必須要求3D,為了簡化為2D,可設置厚度為一個單元厚度,且前后兩面設為對稱面。
6.多保存,多備份,workbench平臺好處之一就是項目管理極其方便,在數據保存、重啟動方面做得非常好,但對計算機配置要求要高,實在不適合筆記本運算。
改進
很多地方都可以改進,比如:網格劃分、動網格設置、步長設定、壓力設定。有些工作按理說是必須要做的,但我僅僅是算著玩,所以就不詳細去做了,一些改進工作如下:
1.非線性、大變形(如沖擊爆炸)最好采用Tetra型網格,fluent動網格設置可選spring與remeshing,動力學模塊最好選擇Abaqus/Explicit。
2.壓力場仿的不好,因為沒有指定壓力邊界或參考壓力點。
3.需要進行網格無關性和步長獨立性驗證。
4.Y+值需要根據所選模型和壁面函數進行計算。
時間
2013.12.13 上午加晚上建模、畫網格;
2013.12.14 晚上設置各模型參數并試算成功;
2013.12.15 上午加下午對參數進行優化(主要是降低剛度,使變形能看出來),并計算成功。晚上進行后處理,動畫生成。
總結
Fluent在我看來應該當作一個計算器來使用,而不是仿真軟件,這樣來看會有以下幾點拓展:
1.它能解決的問題不局限于流體,很多其他的物理場也可以拿來做。
2.與其他計算器一樣,它只是幫助人學習一些流體的知識、驗證自己的一些想法,最后才是解決一些問題的工具,核心的東西還是自己對流體專業知識的學習。沒有人會認為用好了一個科學計算器就把等于數學學好了,同樣的道理也適用于Fluent。軟件只是工具。
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