流固耦合教学

1、精品文档2欢新载1、打开ANSYS Workbench,拖动各模块到空白区，并照此连接各模块。22、打开第一个模块当中的Geometry,建立几何模型:(1)在 XY Plane 内建立 Ship Shell船长：0.4、船宽：0.14、型深0.11将第一个 Solid 重命名为 Ship Solid白“电 1 Part, 1 Body0 Ship，口屈在 Concept中选择 Surfaces From Faces ,选中模型的六个面，然后 Apply、Generate。三 * 2 Parts, 2 Bodies-、0 Ship Solid重命名第二个 Ship Solid 为 Ship S

2、hell 7 rt Ship Shdl右击Ship Solid,选才H Hide Body,显示Ship Shell, 然后对Ship Shell执行同样操作(即隐去)(2)在 YZ Plane内建立液舱单击 水 (New Plane ),选择 YZ plane ,YZPIane , Apply 一下将YZ Plane向X正方(图中为法向，即Z)向偏移0.02m可以看到 YZ Plane已平移到Body内了Details ViewQDetail of PhPlanePlane4From Ph neBaiePlareYZPIaneTrandom 1 RMB)Offsets FD1, Value

3、10 02 mTransiorm 2RM附NoneReverse N crmal/ZAi s?NaFlip XY-Axes?NoExport CoordinateNoGenerate 一下，然后 Show body 一下 Ship Solid 与 Ship Shell再将 Ship Solid 与 Ship Shell者B Hide ,选择 Plane 4 ,调为正视，Generate 一下: 一淞 Plane4为电 2 Parts. 2 Bodies新建一个Sketch :单击砂,显示1,巴SkekhN ,在此Sketch中建立液舱模型草图精品文档单击约束（Constrains ）,将草图中

4、的“水平线”调整为水平，“垂直线”调整为垂直：事实上仅用 Horizontal （水平）和 Vertical（垂直）就 OK 了。以水平约束为例，先单击Horizontal ,再依次单击草图中的水平线段。调整后如下图所示：定义尺寸:HU0.01 m01m0.01 m V16E3欢海F载精品文档HU5欢如载左下角空缺的部分是预留贴“应变片”的部分，需要单独建模单击Extrude （拉伸），设置Operation （下拉列表中改选为 Add Frozen ）与拉伸尺寸（0.1m）:然后Generate 一下将第三个Solid重命名为Fluid ,拉伸后的效果如下:白 丫 ? Parts,. 2 B

5、edi的I Ship olidW Ship Shelli,:- 由 Fluid再新建一个Sketch,显示四,在空缺处画一个长方形，然后拉伸0.1m,（其中Operation 属性同样选为 Add Frozen ）, Generate 一下，同样把第四个 Solid 重命名为 Fluid建立舱壁：在 Concept中选择 Surfaces From Faces ,选中除“应变片外的其余 9个面图中“应变片”显示为未着色，即不选中，然后 Generate 一下将第五个 Fluid 重命名为 Fluid Shell再Surfaces From Faces 一次，选中应变片，Apply , Gene

6、rate,同样将其重命名为 FluidShell选中Fluid （内流场），将其属性改为 Fluid , （Fluent中默认均为 Solid ）Details View早-DeUi Is of So-lid Bodies；2Fluid/Solid Fluid选中“内流场，右击，选择Form New part ,并重命名为Fluid再选中舱壁（Fluid Shell ）精品文档匕 Flluid Shell-v C3 Fluid Shell也组成一个 part ,并重命名为 Fluid Shell到此，液舱（内流场与舱壁）就建完了，然后将二者都执行Hide body（3）在ZX Plane内建外

7、流场选择 /左ZXPIanff ,调整为正视，旋转坐标系先确定外部尺寸，再确定内部尺寸：外部流场关于坐标轴（横轴）对称，两边各距离横轴0.3m,前后距离纵轴距离分别为：0.3m、3.14m.内部为船体位置，横向（船宽）为 0.14m、纵向（型深）为 0.11miM拉伸（Extrude ）一下，拉伸长度为船长，即0.4m，其中Operation 选择Add Frozen , Generate 一下6欢新载精品文档图中显示外流场把船体的位置给空了出来，将 Sold重命名为 Out Fluid ，同时将属性改为FluidFluid/SolidFluid7欢天载接下来进行流场切分（Slice ）:在T

8、ools中选择Freeze ,产生透明效果单击 Slice （或者在 Create 中单击 Slice ）,在 Slice Type 中选择 Slice by surface ，点 击Target Face,选中船体所在位置（即图中外流场所空出来的位置）内侧某一个面（以左侧面为第一个面为例），Appy一下。在 Slice Targets 中选择Selected Bodies ，点击一下 Bodies ,选中外流场，Apply 一下，再Generate ,此时外流场就被分为两部分。再分别以船 体所在位置内侧（以逆时针）第二、第三、第四个面为Target Face ,同样进行切分操作。最 终 结

9、果 如下 所 示：外流场被切分成8个体0 Out fluidj / 0 Out fluid0 Out fluid：0 Out fluid Out fluid y Out Fluid0 Out fluidL, 0 Out fluid将这8个体组成一个part ,并重命名为Out Fluid,H- 7嗯 Out Fluid将 Ship Solid 、Ship Shell 、Fluid 及 Fluid Shell部分同时 show body ,可以看到整个模型（包括外流场、船体、液舱及内流场）精品文档至此，几何模型建立完毕，退出，在 project中保存，命名为try-2015.12.073、材料设

10、置点击打开Engineering Data ,单击配ing mwSwr后，选择里工史空巴驻.，在表中找到结构钢（Structural ）,右击，选择 Add to B2 ,单击国I EWwer时DM Sosc”返回9欢新载Cidine。5比即三匕。mi & gZ 白 ing D 占 ta设置Structural Steel 1的材料参数（这里只对Density （密度）和 Youngs Modulus （弹性模量）进行设置）：表中找到以下两个参数，并照此设置回 Density2700kg(nrt-JYouigs ModiJus这代表刚性2E+14同样对Structural Steel 2进行设

11、置，密度一样，弹性模量改为对 Structural Steel 1）2E+10,这表示为弹性（相单击,回到Project ,并保存4、网格划分与加载（1）点击 Model,即打开B : Transient Structural - Mechanical ANSYS Multi physics)将 Ship Solid 、Fluid、Out Fluid 进彳S Suppress，点击 Ship Shell ,进行如下设置Datsik of Ship ShellGraphics Properties&e4jnitionSupprsdNqStiffness BehaviorFlexibleCoord

12、 inate SystemDefault Coardin3te Syst-Reference Tern per atu reBy EnvironmentThiclcn&is4.e-fl03 mThickness ModeManualOflsetTypeMiddleMaterialAssignmentStructural Ste&lMonlmear EffectsNoThermal Strain EffectsMo点击Fluid Shell ,把子项中全部选上，进行如下设置details of Multiple SelectionGraphic ?ropertiDeEni ti on5uppre

13、5sedNoStiffness BehaviorFlexibleCoord insite SystemDefault Coordinate Sy st.Reference Temperatu reBy EnvironmentThickness3 .e-OO3 mThickness ModeManualOffset TypeMiddleMaterialAssignmentMru rtural Mel 2Uonlinear EffectsNqThermal Strain EffectsNoHide 一下Ship Shell ,先划液舱的网格右击mesh,在Insert 中选sizing ,先选中除

14、与应变片”共边的其他10条边ScopeScoping MethodGeometry SelectionG 2 rMtry10 EdgesDefini tio-nuppr-ess-edNqTypeNumber of DivisionsNumber of Divisions10BehaviorSoftCurvalure Normal AngleDefaultGrowth FUteDefaultB las TypeNo BiasLocal Min 5立Defaulted m)Details Edge Sizing, - SizingR这样，网格单位长度为0.01m再选中剩下的两条边（除去了与“应变片

15、”共部分），每条边撒9个点（由于“应变片”边精品文档10kw 载长也为0.01m）Show 一下Ship Shell ,同样对 Ship Shell 划分网格先对船长方向的四条边划分，等分为 36份再同时选中剩下的8条短边，等分为10份,Apply 一下右击 mesh,在Insert 中选 Method,在模型框（蓝底）中右击，选 Select All右击 mesh,左击 Generate Mesh ,生成网格Details of Multicine Quad/Tri Method 1 - Met.Scoping MethodGeometry Selection 1G eonwtry3 Bod

16、iesDefini tionNoMethodMultiZore QuadAriSurface Mesh MethodUnitermElement Mid ide Node(Use Global SettingFree Fce Mesh TypeQuad/TnElene nt Siz?l.e-002 fyiAdvancedPreserve BoundariesPnotdedMesh B35frd DefeatLirincjOn精品文档若需查看液舱的网格，则 Hide 一下Ship Shell ,再单击一下 mesh即可(2)约束及时间步长的设置-Transient+ .回 Initial Con

17、ditions7个 Analysis Settings单击Analysis Settings ,然后进行如下设置11k下载Detail弓 f Analysis SettingStep Control sMum Her Of StepLCu rrent Step Numb”LStep End Time10. sAuto Ti rn? SteppingOff|Wire ByTimeTime Stepl_e-0D2 mTirne IntegrationOnEolvier ControlsSolver TyptProgram ControlledWeak SpringsProgram Contra l

18、iedLarge DeflectionOn施加重力：单击,叫 1r14 rtim,选择 Standard Earth Gravity施加3个流固耦合：单击 案Lsck ,选择Fluid Solid InterfaceFluid Solid Interface?或 Fluid Solid Interface 2或 Fluid Soid Interface 3单击第一个 Fluid Solid Interface 单击第二个 Fluid Solid Interface Show一下 Ship Shell单击第三个 Fluid Solid Interface,选中液舱的6个面（“应变片处不要选）,选

19、中“应变片 ，Apply,选中长边所在的四个面，Apply，Apply精品文档12载再选中Ship Shell的全部短边所在的两个面，单击冉 Supports ,选择 Displacement0,其他不作设置（这是因为浪沿着 x方在Detail of Displacement 中限制 丫方向位移为 向，按理y方向不应该有位移）横摇角的测量：先测出两个点在Z轴方向的位移，其位移差除以船宽， 再进行一个反正弦运 算即可得到横摇角（弧度值，若需要度数，则还需乘以360再除以2 ）,具体操作方法为:右击Solution ,如下选择Stress ToolDe知SrSriLwr小Uneafsied Str

20、essFoti9ur8 hum TqI定义两个:飞 formation Probe您 Oefbrniatiri Probe 2Cfib&rdLl+r 口#书f=疑 SrMMFKhcuticn.知，Anq u： *r Ue&ity%Ad刎，Ang uhr AccMfrfaa飞 Ensrgy，1core Rr*on，McmtZ Re*cton,用出, ipnng选中第1个点（图中所示），Apply点击第 1 个 Deformation Probe并在具体属性中设置CtionZ Axis精品文档点击第2个Deformation Probe,选中第2个点(图中为第一个点右侧的点) ，Apply ,同样

21、在具体属性中设置Result SelectiorhZ Axis1宠T载监测模型的应力应变：右击 Solution ,如下选择Frti9u*Se. TE&rairSirensEft* Nintunr Pfirtcifj.l 戋 Middk Xinci时i % Winimum M ncipsl 嘎 WixiHium 5hrr* lEnsi邙，j Norl ShtJrEauiivalert Wactit：tquivjilent Total再右击Solution ,如下选择TNDe4smwtic*iS*rWFitigueContact ToolSttMfg仔Ufheari-ed Str MiFtcCw

22、rdJrnlr %，Ei.* Ur Drfined Resulr, Middle Priftdgl 鼻；Mirirrium Prinripji/ Masimumi 中电ar，EMfGr冤 Mflc mil/ Sh?ar/ Vector Principal，MyMt-3r6;叫 Lend-rg Str-B此匚心IThE=Kd4的 Equivalent Sastic Sfrain得到应变与应力监测模块为Equiy拆nt兆4至此，结构模块设置结束，退出 Mechanical ,右击 Model,单击update,对setup执行相 同的操作，保存一下，然后退出(3)流体部分的网格划分点击Fluid Flow 下的Mesh,进入流体域的网格划分在流体域中不对结构部分设置，故须将结构部分Suppress ,只保