流体结构相互作用：振动管

本教程演示如何在 Simcenter STAR-CCM+ 中设置流体结构相互作用 (FSI) 问题。

在本模拟中，您需要研究钛金属输水管的动态振动。由于与管质量比流体质量小，因此将流体和结构的物理进行耦合。在本模拟的第一部分，您需要在管上应用体载荷，并运行静态/稳态分析，以寻找静态平衡求解，从而获取管的初始位移。在本模拟的第二部分，您需要删除体载荷，并运行动态分析，使管能进行实时振动。

以下总结了包括模型几何和假设的模拟策略。

固体域 流体域
几何 内径：0.02 m 直径：0.02 m
外径：0.021 m 长度：1.20 m
长度：0.40 m

管-接触：只有流体域的中间部分与管接触
对称：问题的特点是相对于 yz 平面对称，允许您为 1/2 几何建模。 对称：问题的特点是相对于 yz 平面对称，允许您为 1/2 几何建模。
假设和模型
  • 材料：钛
  • 本构定律：线性弹性
  • 负载方法：静态负载
  • 材料： H 2 O
  • 状态方程：压缩流体 ρ ( p ,   c s ) = ρ 0 + p / c s 2
  • 流体区域：层流
  • 双向 FSI：内部流体影响管的振动模式。管的振动影响流体的流动。
边界条件
  • 管末端：在所有自由度上受到约束
  • 外表面：无压力
  • 速度进口
  • 压力出口
分析类型 准静态（第一次运行）+ 动态（第二次运行） 稳态（第一次运行）+ 瞬态（第二次运行）
离散与求解方法 有限元 (FE) 有限体积 (FV)
网格 Hex8（六面八节点）元素 六面体单元网格单元