1工程背景

潛艇在水下運行中除了受自身發動機的影響，外殼還會發生振動并激勵外場海水介質形成輻射聲場。因此，結構自身的振動特性分析是研究其輻射聲場強度分布的基礎。潛艇水下的振動模態，稱為水下潛艇的濕模態。

建模過程中需要建立流固耦合模型，其中流體為理想流體，滿足如下基本假設：

（1）流體是無粘和可壓縮的：

（2）聲波振幅相對較窄，這樣流體密度變化較小；

（3）波傳播與熱力學過程是絕熱的。

注：例子來自《ANSYS Workbench設計、仿真與優化 第3版》p61，原書中采用插入命令流方式實現流固耦合，本文則使用ACT方式實現并與原文結果作對比。本文附錄為原書中所需命令流，讀者可按原書自行求解。

2網格劃分

導入潛艇流固耦合模型在ANSYS Mechanical中如下圖所示。對于潛艇實體，采用automatic method劃分方法，網格尺寸為0.5m；對于流體域，則采用hex dominant method劃分方法，網格尺寸為1m。

3約束加載

加載ACT_Acoustics聲學模塊，在ANSYS Mechanical里面，選擇流體域為acoustic body，設置mass density為1000，sound speed為1500；在boundary conditions里面添加acoustic FSI interface，選擇潛艇表面為流固耦合面；同樣在boundary conditions里面添加acceleration，在y方向添加重力加速度。

4結果對比

使用ACT得到前十階模態結果以及第七階振型如下，第七階以彎曲振動為主。

與原文中前十階模態結果對比，結果一致。

5 ACT簡介

ACT——應用自定義工具包（ Application Customization Toolkit ，ACT)的簡稱。總體上，它包含兩種文件，一種是XML文件，主要用于定義界面，例如在Mechanical中添加一個工具欄，工具欄上添加一個按鈕，或者添加一個菜單項，或者在模型樹中添加一個對象，并設置好對象的細節視圖等。另外一個文件是PY文件，該文件是用PYTHON語言編寫的，它用于響應XML文件中那些界面元素。例如當用戶按下一個按鈕以后，它可以添加一些邊界條件，這些邊界條件可能是現在的Mechanical所不能提供的。在其中可以肆無忌憚的調用APDL的命令，從而可以完成異常復雜的功能。

如果用戶能熟練使用ACT，那么我們可以推斷，用戶就可以定制自己的Mechanical，而由于在PYTHON中可以調用任意的APDL命令，而APDL命令是經典界面的心臟。從而我們可以推斷，使用ACT的Mechanical，可以完成經典界面的絕大部分功能。實際上，我們看到，隨著ANSYS版本的更新，在WB中已經把經典界面中的一些高級功能越來越多地向WB轉移。顯然，ANSYS自己清楚，工程師們都喜歡WB，而不喜歡經典界面，但是經典界面的分析功能又的確遠超過WB，所以，ANSYS在不斷的使用ACT進行編程，在新版的WB中提供越來越多的高級功能。

6附錄(命令流)

finish

/prep7

allsel,all

et,10,fluid220 !定義序號為10的單元為220號單元，220單元為六面體流體單元

et,11,fluid221 !定義序號為11的單元為221號單元，221單元為四面體流體單元

et,20,fluid220 !定于序號為20的單元為220號單元

keyopt,20,2,1 !打開220單元的流固耦合功能

et,21,fluid221 !定義序號為21的單元為221號單元

keyopt,21,2,1 !打開221單元的流固耦合功能

mp,dens,10,1000 !定義流體的密度為1000kg/m3

mp,sonc,10,1500 !定義聲音在流體中的速度為1500m/s

cmsel,s,fluid !選擇建立的fluid**

emodif,all,mat,10 !修改材料屬性

esel,r,ename,,solid186!復選fluid**中的186六面體單元

emodif,all,type,20 !將所有的186六面體單元改為220六面體單元

allsel,all

cmsel,s,fluid !選擇建立的fluid**

esel,r,ename,,solid187!復選fluid**中的187六面體單元

emodif,all,type,21 !將所有的186六面體單元改為221四面體單元

allsel，all

cmsel,s,interface !選擇建立的interface**

esln,r !選擇與interface節點有關的單元

esel,r,ename,,fluid220!復選其中的220單元

emodif,all,type,10 !修改選中的單元為具有流固耦合功能的220六面體單元

allsel,all

cmsel,s,interface !選擇建立的interface**

esln,r !選擇與interface節點有關的單元

esel,r,ename,,fluid221!復選其中的221單元

emodif,all,type,11 !修改選中的單元為具有流固耦合功能的221四面體單元

allsel,all

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