吾生有涯 学海无涯
析模有界 知识无界

【流固耦合案例】Fluent实现单向流固耦合计算

Fluent 2019中提供了结构计算功能,可以利用该功能实现单向流固耦合计算。

本教程演示了以下内容:

  • 利用journal文件完成流体计算

  • 启用Structure模型

  • 定义结构材料属性和相关边界条件

  • 完成单向FSI模拟

  • 对固体单元区的变形进行后处理

1 问题描述

如下图所示,流动区域中存在一个传感器,本案例计算流体作用下传感器的应力应变。

采用单向流固耦合计算,先计算流场,之后再计算应力。

2 流场计算

流场计算与常规计算没有任何区别。简单起见,这里利用journal文件直接设置流体计算部分。

  • 3D、Double Precision模式启动Fluent

  • 利用菜单File → Read → Journal…读取文件fluid_flow.jou

journal文件指定了从模型设置到计算的所有参数。本案例的脚本文件包括:

/file/set-tui-version "19.3"
/file/read-case "probe.msh"
/define/models/viscous/ke-standard? yes
/define/boundary-conditions/set/velocity-inlet velocity_inlet () vmag no 100 turb-viscosity-ratio 5 ()
/solve/set/p-v-coupling 20
/solve/set/amg-options/aggressive-amg-coarsening? no no
/solve/monitors/residual/check-convergence? no no no no no no
/solve/monitors/residual/scale-by-coefficient? no no
/solve/initialize/initialize-flow
/solve/iterate 610

具体包括:

  • 读取网格文件probe.msh

  • 采用standard k-epsilon湍流模型

  • 指定入口速度100 m/s

计算完毕后压力如下图所示。

3 固体结构计算

3.1 Models设置

  • 鼠标双击模型树节点Models > Structure,弹出设置对话框,激活选项Linear Elasticity,点击OK按钮关闭对话框

注:目前Fluent只能做线弹性计算。

3.2 Materials设置

  • 鼠标双击模型树节点Materials > Solid >  Aluminum,弹出如下图所示设置对话框,修改Namesteel,设置Density8030 kg/m3,设置Youngs Modulus2e11,设置Poisson Ratio0.3

  • 点击按钮Change/Create修改材料属性

3.3 Boundary Conditions

1、Solid-top边界

  • 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > solid-top,弹出如图所示对话框

  • 切换至Structure标签页,设置X-Displacement、Y-Displacement及Z-Displacement0,如下图所示

2、solid-symmetry

  • 鼠标双击模型树节点Boundary Conditions > solid-symmetry,弹出如图所示对话框

  • 切换至Structure标签页,设置X-Displacement、Y-DisplacementStress Free,设置Z-Displacement0

3、solid-symmetry:011

  • 右键选择模型树节点solid-symmetry,点击弹出菜单项Copy…

  • 如下图所示,将边界solid-symmetry参数复制到solid-symmetry:011

4、fsisurface-solid

  • 鼠标双击模型树节点fsisurface-solid,弹出对话框中选择Structure标签,如下图所示,设置三方向位移条件均为Intrinsic FSI

3.4 Solution设置

  • 输入TUI命令define/models/structure/expert/include-pop-in-fsi-force?

3.5 Controls设置

取消流动方程计算。

  • 右键选择模型树节点Controls,点击弹出菜单项Equations…

  • 打开的对话框中取消选择Flow及Turbulence,点击OK按钮关闭对话框

3.6 计算

  • 鼠标双击模型树节点Run Calculation,右侧面板设置Number of Iterations2,点击按钮Calculate开始计算

注:只需要1步计算即可

4 计算结果

可以通过Contours查看与结构计算有关的物理量。后处理直接结果只有X、Y、Z三个方向位移以及XX、YY、XY、ZZ、YZ、XZ六个应力分量,可以利用这些物理量组合成其他的力学物理量,如总位移、米塞斯应力等。

  • 结构计算后处理

  • Y方向位移分布

  • 总位移

  • von-mises应力

链接:

https://pan.baidu.com/s/1AMWAbkjTxt0Edp5buR0rag  

提取码:8ywm

本篇文章来源于微信公众号: CFD之道

赞(0) 打赏
版权声明:未经允许,请勿随意用于商业用途。
文章名称:《【流固耦合案例】Fluent实现单向流固耦合计算》
文章链接:https://www.topcfd.cn/8529/
本站资源仅供个人学习交流,请于下载后24小时内删除,不允许用于商业用途,否则法律问题自行承担。
分享到

说两句 抢沙发

评论前必须登录!

 

觉得文章有用就打赏一下文章作者吧

非常感谢你的打赏,我们将继续给力更多优质内容,让我们一起创建更加美好的网络世界!

支付宝扫一扫

微信扫一扫

登录

找回密码

注册