Abaqus 协同仿真:热耦合

本教程演示如何使用 Simcenter STAR-CCM+ 和 Abaqus 运行热协同仿真案例。协同仿真涉及两个代码之间的强耦合,其中数据交换以频密的间隔进行,这被称为耦合步骤。在本案例中,每个时间步结束时交换数据,并使用相对较大的时间步来逼近稳态求解。

利用求解器之间的深层通信,您可以获得固体/流体交界面的完整求解。求解包括固体域和流体域之间的相互作用结果。Simcenter STAR-CCM+ 将热通量数据传递给 Abaqus,而 Abaqus 将温度信息反馈给 Simcenter STAR-CCM+。在每种情况下,热数据定义模型的边界条件,以便在下一组迭代中使用。

耦合通过使用 SIMULIA 协同仿真引擎来执行,在协同仿真过程中,该引擎在两个模型之间自动交换数据。这种方法不同于基于文件的方法,这是因为两个代码之间的耦合更加强烈;数据交换自动进行,而且 Simcenter STAR-CCM+ 和 Abaqus 同时运行。

要准备协同仿真案例,需要两个模型。Abaqus 模型用于固体域,用于创建 Abaqus 输入文件。在 Simcenter STAR-CCM+ 中已经创建流体模型,并定义了适当的边界条件。对于每个模型,指定一组协同仿真参数,藉此定义流体结构交界面的边界/表面、由此交界面导入和导出的场函数、耦合步骤频率等。在定义协同仿真参数后,可从 Simcenter STAR-CCM+ GUI 中启动 Abaqus,协同仿真随之运行。

在运行协同仿真之前,先分别运行流体模型和固定模型的单独案例以便确定这些模型各自收敛,这是很好的做法。在本例中,可使用 INNER 表面的液膜表面条件(*SFILM)以及对散热器温度和液膜系数的估测恒定值来运行 Abaqus 模型。同样,在 Simcenter STAR-CCM+ 中,可使用对流体/壁面边界的估测温度来运行模拟。

本案例是排气歧管,其进气的速度为 10 m/s,温度为 500 K。需要对废气中的流体和温度以及固体歧管的温度进行求解。

本教程分为三个部分。在第一部分,使用 Abaqus/CAE 创建 Abaqus 模型和输入文件。在第二部分,在 Simcenter STAR-CCM+ 中准备流体模型。第三部分涉及使用脚本编辑器编辑协同仿真的输入文件,在 Simcenter STAR-CCM+ 中定义协同仿真会话,以及运行协同仿真。第三部分还说明如何通过 Simcenter STAR-CCM+ 用户界面启动和关闭 Abaqus。