MPCCI流固耦合培训资料3

MpCCI基础培训CDAJ-ChinaCo.,Ltd.第三章简单算例MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS简单耦合算例演示题设：长方体流道内有一弹性挡板，固定于流腔顶部，其法向与流体流动方向成15度交角；需要考察挡板上某一点的位移（STAR-CD分别与ANSYS,ABAQUS,MSC.Marc耦合结果相比较）MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS简单耦合算例演示流体模型的准备：图中显示为流体区域部分面上的网格；流体区域均采用tetrahedral单元；红色部分为挡板壁面（即耦合交界面），需要单独归进一个新建的Wall边界，命名为flap，以便于后续MpCCI中设定数据交换界面；其余操作均为常规CFD建模设定：工质为空气，入口流速8m/s,出口为压力边界等等。MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS简单耦合算例演示固体模型的建立：固体模型采用SOLID95(forANSYS)为立体单元，此外对于固体表面用于耦合的面上需要额外建立一层二维单元SHELL93，本例为除顶部固定面以外的其余表面；取挡板下摆处顶点为参考点，用于最后读取其位移，来比较STAR-CD和不同FEA软件耦合的计算结果；其余操作为常规FEA建模设定：材料为线弹性，杨氏模量为1E8Pa等等。本例规定耦合计算时步由ANSYS决定，即由ANSYS单向传递给STAR-CD，此功能由自定义APDL文件来实现……MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS简单耦合算例演示固体模型的建立：APDL文件中控制固体计算时步的命令（部分）如下，实现功能为0~0.1s采用小时步0.00025s,0.1以后采用大时步0.001s.MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS简单耦合算例演示固体模型的建立：为后续耦合设定，需要选出所有SHELL93单元，将其归类至一个新建的组件Component,命名为flap.MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS简单耦合算例演示固体模型的建立：注意：在ANSYS中定义模型时，必须使用APDL命令来定义某些用于耦合的物理量（都是标量），否则MpCCI无法识别固体模型中用于耦合的标量，如计算时长time(ANSYS中定义此命令为timeatendofloadstep),及时步deltime(ANSYS中定义此命令为substeptimeinterval).MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS简单耦合算例演示固体模型的建立：APDL文件中的关键：通过命令allsel$cmsel,u,flap来单选出固体单元部分，排除选择壳单元部分。这样做的原因是当ANSYS计算固体受力过程中，力都施加在固体单元上，壳单元的厚度通常定义得非常小，如1E-10m,作用仅仅是将接收到的流体载荷在ANSYS内部传递给实体单元，真正参与应力计算的为实体单元。MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS简单耦合算例演示MpCCI：在运行MpCCI之前，确认耦合计算所需文件已备齐STAR-CD:***.mdl,***.geom,***.probANSYS:***.db,***.ans(即ANSYSAPDL命令流文件)运行MpCCI:$mpcciguiMpCCI,

STAR-CD,

ANSYS简单耦合算例演示MpCCI模型设定：定义固体分析软件：ANSYS(固体分析软件)；110（版本号）；ansys(许可证)；***.db(固体模型文件)；SI(单位制，默认为SI);重要：扫描模型文件，为了读取模型文件中的物理量，如各个边界，计算时长，时步等等；最后确认如此显示Done，表明模型设定可以被MpCCI接受，单击此按钮，可查看模型相关信息，包括被MpCCI识别的物理量。MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS简单耦合算例演示MpCCI模型设定：定义流体分析软件：STAR-CD(流体分析软件)；3.26.000（版本号）；***.mdl(固体模型文件)；重要：扫描模型文件，为了读取模型文件中的物理量，如各个边界，计算时长，时步等等；最后确认如此显示Done，表明模型设定可以被MpCCI接受，单击此按钮，可查看模型相关信息，包括被MpCCI识别的物理量。MpCCI,STAR-CD,

ANSYS简单耦合算例演示MpCCI耦合设定：定义耦合量：0维量：选择时步，意在使用MpCCI传递固体、流体模型之间的时步；耦合量为DeltaTime;传递者选择ANSYS，意在使用ANSYS中定义的时步（通过APDL文件实现）来控制耦合计算时步CSM指ComputationalSolidMechanicsMpCCI,

STAR-CD,

ANSYS简单耦合算例演示MpCCI耦合设定：定义耦合量：2维量：耦合区域选择STAR-CD中的flap边界和ANSYS中的flap组件；耦合量对于流固耦合问题，通常为NPosition和RelWalForce;NPosition传递者为ANSYS,RealWalForce传递者为STAR-CD.MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS简单耦合算例演示MpCCI运行设定：此步骤无需更改MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS简单耦合算例演示MpCCI运行设定：Server:32/64位；单/双精度；ShellType(通常选择rsh,如此连接服务器时不需要输入用户名和密码，除非服务器中设定允许ssh静默密码提示)；ANSYS:默认为数据接收者，因为固体应力来源于流体载荷；选择自定义的APDL文件；STAR-CD:默认为数据提供者；打开动网格功能，因为STAR-CD只接受两种动网格方法：1、通过定义EVENT;2、通过定义子程序。MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS简单耦合算例演示MpCCI运行设定：开始计算之前，先保存耦合项目文件***.csp;依次点击三个Start,计算开始！MpCCI，STAR-CD，ANSYS简单耦合算例演示MpCCI运行结束：本例ANSYS控制计算的时步和时长，只有CSM即固体计算部分知道计算结束的时间信息，故ANSYS结束时直接退出，导致MpCCI和STAR-CD接收不到最后一刻结束时间的信息，这将导致CFD即流体计算部分出现错误信息，说连接丢失，但这并不重要。此刻STAR-CD和MpCCI仍然在运行，所以需要手动停止这两个软件，点击界面上的Kill和Stop按钮。MpCCI,

STAR-CD,

ANSYS简单耦合算例演示MpCCI